Дефектация блоков цилиндров и гильз

ДЕФЕКТАЦИЯ  БЛОКОВ ЦИЛИНДРОВ И ГИЛЬЗ

 

Цель  работы:

 

1. Изучить технические условия на дефектацию блоков и гильз цилиндров. 
2. Ознакомиться с устройством измерительных приборов, оснастки и методами измерений.          
3. Приобрести навыки по дефектовке блоков цилиндров и гильз.

 

Общие сведения

 

В двигателях ЗМЗ, ВАЗ и др. цилиндрами служат отверстия в блоке. В большинстве  таких двигателей, как ЗИЛ-130, КамАЗ-740, ЯМЗ-238, цилиндрами являются сменные гильзы. Для повышения износостойкости цилиндров в них запрессованы короткие гильзы - вставки из легированного чугуна (нирезиста). Блоки цилиндров изготавливаются из чугуна СЧ 18, СЧ 15, СЧ 24, алюминиевых сплавов АЛ-4 и АЛ-9.

Блоки цилиндров могут иметь  механические повреждения (трещины, обломы, пробоины, обломы болтов и шпилек, срыв резьбы и др.), коробление, износ посадочных отверстий под подшипники и втулки, износ рабочих поверхностей с подвижными посадками, повреждение резьбы. Блок цилиндров в значительной степени определяет надежность работы двигателя, так как поверхности блока связаны между собой высокими требованиями по точности взаимного расположения.

Точность обработки основных поверхностей блоков характеризуют

следующие данные:   

• точность отверстий под вкладыши коренных подшипников коленчатого вала и под шейки распределительного вала по 7-му квалитету; конусность и овальность этих отверстий по всей длине блока допускается в пре 
  делах 50 — 70 % поля допуска на отверстие;
• отклонение от перпендикулярности осей цилиндров к оси коленчатого вала не более 0,03 - 0,7 мм на всю длину блока;
• отклонение от параллельности осей отверстий под коленчатый и распределительный валы не более 0,08 - 0,15 мм на всю длину блока;

- неплоскостность верхней и нижней плоскостей не более 0,02 - 0,08 мм на длине 100 мм, переднего и заднего торцев не более 0,08 - 0,12 мм на всю длину блока. 

Появление указанных ранее дефектов, а также деформация и износ  рабочих поверхностей вызывают следующие  отказы, повреждения и нарушения:

• течь воды через наружные стенки блока и попадание воды в поддон картера;
• течь масла через крайние коренные подшипники и через соединение поддона и картера блока; 
• схватывание рабочих поверхностей поршня и гильзы;
• повышенный износ деталей цилиндропоршневой группы;
• кавитационное разрушение гильз; 
• залегание колец;

- падение мощности двигателя и неравномерность его работы, повышенный износ и схватывание рабочих поверхностей коренных подшипников, выкрашивание антифрикционного слоя вкладышей, поломка коленчатого вала;

- повышенный  шум и вибрации двигателя;

• увеличение расхода топлива и масла; 
• падение давления масла в двигателе и др.

Гильзы цилиндров двигателей ЯМЗ  и КамАЗ-740 изготавливают из специального чугуна (HRC 42 - 50 и HRC 45 - 50 соответственно), двигателей ЗИЛ-130 - из серого чугуна СЧ 18 (НВ 179 - 229).

 

Основные дефекты гильз:

 

• износ зеркала цилиндра, который выражается в увеличении диаметра (Δ изн. до 0,15 мм) и сопровождается искажением геометрической формы, в результате износ цилиндра по длине приобретает форму неправильного 
  конуса (А кон. до 0,2 мм), а по диаметру - овала (Δ нецил. до 0,12 мм);
• износ, изменение формы и взаимного расположения верхнего и нижнего установочных поясков относительно оси цилиндра;
• сколы и трещины любого размера и расположения;

-  отложения накипи на поверхности, омываемой водой, и на поверхности посадочных поясков;

- коробление, отколы, глубокие задиры или потеря  натяга нирезистовой вставки гильзы.

Износы, механические и коррозионные повреждения  устраняют обработкой детали под ремонтный размер (РР) или постановкой дополнительных ремонтных деталей (ДРД), заваркой, а также синтетическими материалами. Деформации различного характера устраняют слесарно-механической обработкой. Ремонтные размеры цилиндров устанавливаются заводом-изготовителем и под них выпускаются поршни и кольца ремонтных размеров, которые приведены в табл. 1. Гильзы цилиндров двигателей КамАЗ-740 восстанавливают только под номинальный размер, так как поршни ремонтного размера не выпускаются. Восстанавливать гильзы можно пластинированием, т.е. установкой вставок, изготовленных из стальной ленты У8А, У10А или 65Г; наплавкой внутренней поверхности порошковой проволокой ПП-АН-124-0; индукционной центробежной наплавкой порошковой шихтой; термопластическим обжатием с использованием нагрева ТВЧ и др.

                                Таблица 1

 

Марка двигателя	Номинальный диаметр, мм	Ремонтные размеры, мм
			I	II	III
Москвич - 412	82,0+0,05	82,5+0,05	83,0+0,05	83,5+0,05
ВАЗ-2101	76,0+0,01	76,2+0,01	76,4+0,01	76,6+0,01
ЗМЗ - 24, ЗМЗ - 53	92,0+0,06	92,5+0,06	93,0+0,06	93,50,06
ЗИЛ- 130	100,0+0,06	100,5+0,06	101,0+0,06	101,5+0,06
ЯМЗ - 238	130,0+0,06	130,5+0,06	-	-
КамАЗ - 740	120,0+0,03	-	-	-

 

Технические условия на расточку цилиндров  двигателей

Поверхность зеркала цилиндра должна быть гладкой; допускаются заметные на глаз мелкие риски от резца. 

Шероховатость поверхности Ra = 1,25 - 1,0 мкм.

Овальность и конусность расточенного цилиндра не должна превышать 0,02 - 0,03 мкм. После расточки цилиндры хонингуются.

Оснащение рабочего места

Лупа четырёхкратного увеличения, резьбовая калибр-пробка М II-6Н; калибр-пробка НЕ 25,04 мм; индикаторный нутромер НИ 18-50 (ГОСТ 868-82); штангенциркуль ШЦ-п-250-0,05 (ГОСТ 166-89), микрометр МК 100 (ГОСТ 4381-87); индикаторный нутромер НИ 100-160 (ГОСТ 862-82); линейка 200 мм; блок цилиндров и гильзы.

Порядок выполнения работы

1. Осмотреть и установить дефекты блока или гильз цилиндров; перечень возможных дефектов указан в руководстве по капитальному ремонту по моделям автомобилей.
2. Замерить внутренний диаметр цилиндров согласно схеме замера и полученные результаты занести в табл. 2. Чтобы замерить абсолютный износ цилиндра по диаметру, индикаторный нутромер настроить на «0» по 
   микрометру. Натяг индикатора должен быть 0,5 - 1,0 мм.

Настроенный по микрометру нутромер осторожно вводят в цилиндр и производят измерения в плоскостях и поясах, указанных на рис.1. При введении измерительной головки индикаторного нутромера в цилиндр во избежание повреждения измерительного стержня его следует отжать рукой и освободить только тогда, когда вся измерительная головка будет находиться в цилиндре.

3. Для одного из цилиндров  (наиболее изношенного) определить  износ в 10 поясах (расстояние между поясами замеров 15 мм) и построить график износа по длине цилиндра.

4. По указанию преподавателя выполнить контрольные замеры других 
   элементов блока или гильзы цилиндра.
5. Пользуясь приведенной ниже методикой, определить ряд ремонтных размеров для цилиндров.

На рис. 2 представлена расчетная  схема определения ремонтного размера цилиндра. Цилиндры, имея номинальный размер Д_ном после определенного пробега износились до размера Д₁; износ неравномерный: с одной стороны меньший (δ₁’), с другой - больший (δ₁”). Наибольший износ цилиндра (δ₁”) является предельно допустимым и далее его эксплуатировать нельзя.

 Изношенные цилиндры можно  отремонтировать под ремонтный  размер (РР) Д_Р1 увеличенный от Д_ном. При обработке под РР необходимо учитывать припуск на обработку Х₁. Он нужен для того чтобы цилиндрам придать правильную геометрическую форму расточкой с последующим хонингованием. Тогда ремонтный размер цилиндров Д_Р1 = Д_ном + 2(δ₁”+ Х₁). Но при дефектовке цилиндров трудно замерить δ₁”, значительно проще замерить диаметр Д₁ . Тогда общий износ цилиндра  δ₁ = Д₁ - Д_ном = δ₁’ + δ₁”Если введем коэффициент неравномерности износа цилиндра

Пределы для коэффициента неравномерности: при равномерном износе  δ₁’ = δ₁” и δ₁ = 2δ₁”; ρ = δ₁”/ 2δ₁” = 0,5; при одностороннем износе δ₁’ = 0 и δ₁’ = δ₁”; ρ = δ₁”/ δ₁’ = 1. Таким образом,  ρ = 0,5 - 1,0.   
Изучая износ цилиндров, определяют среднее значение коэффициента неравномерности для данной конструкции. Тогда ремонтный размер цилиндров Д_Р1 = Д_ном + 2(δ₁”+ Х₁). Величину  γ₀ = 2(ρ∙ δ₁+ Х₁) принято называть ремонтным интервалом цилиндров. 

  При назначении величины припуска Х₁ нужно учитывать вид обработки (растачивание и хонингование); деформацию детали при ее закреплении. Для определения количества ремонтных размеров цилиндра используют значение максимального диаметра Дmax, т.е. максимально допустимый размер отверстия, исходя из конструктивных размеров блока цилиндров или гильзы. Он же, в свою очередь, будет последним ремонтным размером. Тогда количество ремонтных размеров   n = Дmax – Дmin / γ₀ и ряд  ремонтных размеров Д_Р1 = Д_ном + γ₀; Д_Р1 = Д_ном + 2γ₀; Д_Р1 = Д_ном + nγ₀

Пользуясь этой методикой, заводы - изготовители назначают ремонтные размеры  конкретных моделей двигателей (см. табл. 1).

 

               Таблица 2

 

Номер цилиндра	Пояса замера	Результаты замеров  в направлении				Отклонение размера  и формы
		АА	ВВ	СС	DD
1-й	I II III IV V	100,03 100,07 100,07 100,06 100,03	100,05 100,08 100,09 100,09 100,08	100,05 100,06 100,07 100,07 100,05	100,01 100,02 100,08 100,08 100,06	Δизн. max = 0,09               Δкон. max = 0,06                Δнецил. max =
2-й	I II III IV V	100,24 100,13 100,12 100,11 100,10	100,26 100,15 100,14 100,14 100,11	100,27 100,15 100,15 100,13 100,11	100,26 100,12 100,12 100,11 100,10	Δизн. max =  0,27                 Δкон. max =  0,12                 Δнецил. max =
3-й	I II III IV V	100,77 100,66 100,63 100,61 100,60	100,71 100,61 100,62 100,62 100,59	100,71 100,68 100,59 100,59 100,56	100,75 100,67 100,65 100,64 100,60	Δизн. max = 0,77                   Δкон. max =  0,07                  Δнецил. max =
4-й	I II III IV V	100,12 100,11 100,12 100,12 100,10	100,10 100,12 100,12 100,14 100,12	100,09 100,11 100,12 100,12 100,11	100,14 100,14 100,13 100,12 100,10	Δизн. max =  0,14                      Δкон. max =  0,05                  Δнецил. max =

Определить ряд ремонтных размеров для конкретной модели двигателя, используя значения для ЗИЛ-130:

Д_ном = 100,0 ^+0,06 мм; δ₁ взять по результатам измерений; ρ = 0,75;Х₁ = 0,15 мм; Д_max = 102,0^+0,06мм. 

6. По результатам замеров, используя данные табл. 1, назначить ремонтные размеры для цилиндров.  
7. Предложить технологию восстановления цилиндров под РР и под номинальный размер.  

    8. Составить отчет по выполненной работе. Отчет должен содержать следующие данные:

а) характеристику контролируемой детали заносят в табл. 3;

 

                 Таблица 3

 

Наименование детали, номер по каталогу	Материал детали	Термическая обработка	Твердость зеркала цилиндра
Гильзы цилиндров	СЧ 18	Термопластичное обжатие с использованием нагрева ТВЧ	НВ 179 - 229

б) результаты изучения ТУ на дефектацию и полученные результаты записать в  виде табл. 4;

 

 

 

 

 

 

 

 

              Таблица 4

 

№ п/п	Дефекты деталей	Размеры по рабочему чертежу, мм	Действительное состояние детали	Способ установления дефекта	Заключение (в ремонт; без ремонта; браковать)
1	износ зеркала цилиндров	100,0 + 0,06	изношенное	измерение нутромером	в ремонт

 

в)схему замера цилиндров, результаты замеров табл. 2 (размеры, износ, овальность, конусность); 

г) график износа одного из цилиндров по образующей;  
д) результаты расчета ряда ремонтных размеров;

е) заключение по результатам дефектации и рекомендации по устранению дефектов.

γ₀ = 2(ρ∙ δ₁+ Х₁) = 0,48

n = Дmax – Дmin / γ₀ = 102 – 100,01/0,48 = 4,3 ≈ 4

Д_Р1 = Д_ном + γ₀ =100,0 + 0,48 = 100,48

Д_Р2 = Д_ном + 2γ₀ = 100,0 + 0,96 = 100,96

Контрольные вопросы и задания

 

1. Перечислите конструктивные элементы блока цилиндров и гильзы, подлежащие дефектации,