Загальні відомості

Блок циліндрів(БЦ) - це основна деталь двигуна внутрішнього згорання, яка об'єднує між собою циліндри двигуна в єдину деталь, виготовляється литвом з подальшою механічною обробкою

Опорна поверхня колінчастого валу БЦ ("ліжко" колінчастого валу блоку циліндрів) служить для монтажу вкладишів і колінчастого валу зі збереженням необхідного масленого проміжку

Опорна нижня площина блоку циліндрів служить для установки піддону картера.

Опорна верхня площина БЦ служить для установки голівки блоку циліндрів.

Циліндри блоку циліндрів служать для перетворення зворотно-поступального руху поршнів і виконання роботи по передачі енергії вибуху паливно-повітряної суміші в камері згорання, через шатуни в обертальний рух колінчастого валу.

Циліндри БЦ можуть бути суцільнолитими - "суха гільза", де охолоджувальна рідина на пряму не контактує із стінкою гільзи, або вставними - "мокра гільза", де охолоджувальна рідина на пряму контактує із стінкою гільзи.

Навколо циліндрів БЦ розташовані порожнини для циркуляції охолоджувальної рідини(тосол, антифриз) системи охолодження блоку циліндрів. Також у БЦ розташовані масленые канали, по яких в місця мастила під тиском, створюваним масленым насосом, подається моторне мастило, що забезпечує нормальну роботу пар підшипників ковзання усього двигуна, що труться, внутрішнього згорання.

БЦ виготовляють з чавуну або алюмінієвого сплаву. Довгий час єдиним матеріалом для виготовлення блоків циліндрів служив чавун. Цей матеріал відносно недоріг, має високу міцність, зносостійкість, жорсткість, має хороші ливарні якості. Істотними недоліками чавуну є його велика питома вага і низька теплопровідність.

Алюмінієві сплави - це легкий(мала питома вага) конструкційний матеріал, корозиционно стійкий, має хорошу оброблюваність. В порівнянні з чавуном, має в 3 рази вище коефіцієнт теплопровідності, в результаті двигун внутрішнього згорання нагрівається швидше і равномернее. Сукупність цих чинників дає можливість підвищувати ККД і економічність двигунів внутрішнього згорання.

Алюмінієвий сплав значно поступається чавуну в жорсткості і зносостійкості. По цьому блок циліндрів з алюмінієвого сплаву повинен мати особливі конструктивні елементи що підвищують його жорсткість, а в якості циліндрів зазвичай служать чавунні гільзи, які заливаються в алюмінієвий блок в процесі його виготовлення. Циліндри блоків з алюмінієвих сплавів мають так само сучасні покриття. Поверхня циліндрів, з алюмінієвого сплаву, насичують поверхневий шар кристалами карбіду кремнію(Матеріал - алюсил, силумал), ця технологічна новинка має свою технологію переходу в ремонтний розмір. Циліндри з такого матеріалу ремонтний придатний. Також на циліндри з алюмінієвого сплаву, наносять іншими різними технологіями, зносостійкі покриття, які мають невелику товщину шару і у зв'язку з цим не піддаються ремонту. Такі циліндри мають складну схему ремонту за наявності конструктивних можливостей, а саме наявність достатньої відстані між циліндрами для установки гільз з чавуну.

В процесі роботи, циліндри БЦ піддаються зносу.

Знос циліндрів БЦ є наслідком комплексної дії на стінки численних фізичних, хімічних і інших швидкоплинних процесів, які за характером прояви розділяються на три основні види зносу :

• ерозійний — що виникає внаслідок тертя поршневих кілець об циліндр БЦ, схоплювання і інших руйнівних процесів при безпосередньому контакті металевих поверхонь, що труться;
• корозійний — що виникає при всякого роду окислювальних процесах на поверхнях тертя;
• абразивний — що викликає руйнування поверхонь тертя за наявності між ними твердих абразивних часток, у тому числі і від продуктів зносу механізмів двигуна внутрішнього згорання.

Зношені деталі двигуна внутрішнього згорання підлягають заміні або ремонту. Ремонт з подальшою механічною обробкою, яка включає : розточування циліндрів під хонинговальную операцію, розточування циліндрів під установку гільз циліндрів БЦ( стандартних або нестандартних гільз), хонінгування циліндрів БЦ, механічну обробку площини БЦ.

Розточування циліндрів БЦ під установку гільз.

Розточування циліндрів виконується на розточувальних верстатах Rottler F7A/F8A, виробництво США.

При розточуванні гільз циліндрів є два способи базування блоку циліндрів :

• БЦ встановлюється на паралелі, де механічна обробка виконується від площини картера БЦ, а геометрія розташування циліндрів забезпечується унікальними конструктивними можливостями устаткування. Цей спосіб має особливість - виконувати розточувальну операцію можна тільки на блоках циліндрів площин БЦ, що мають мінімальні залишкові деформації.

• БЦ встановлюється на пристосування типу "качалка", де механічна обробка виконується від осі колінчастого валу, що дозволяє максимально точно зберігати перпендикулярність осей циліндрів до осі колінчастого валу. Цей спосіб є ідеальним варіантом при розточувальній операції циліндрів БЦ, а для V - образних БЦ обробка від осі колінчастого валу є єдино можливим варіантом.

Підготовка посадочного місця гільзи циліндра під під установку гільзи виконується залежно від способу установки гільзи(см.пункт 3). Шорсткість поверхні циліндрів після розточування Ra=0,63мкм(шорсткість поверхні шліфувальної операції), забезпечується спеціальними змінними різальними пластинами з радіусом при вершині 0,80мм;

Установка гільз циліндрів.

Виконується установка чавунних гільз циліндрів, як стандартних, так і не стандартних настановних розмірів у блоки циліндрів які виконані, як з алюмінієвого сплаву, так і з чавуну.

Використовується 3 методи установки гільз циліндрів:

• установка гільзи з упором згори(гільза з буртом);
• установка гільзи з упором знизу(гільза без бурту);
• установка "висячої гільзи"(гільза без бурту), міцність посадки гільзи забезпечується величиной перекриття розмірів.

Установка гільз циліндрів у БЦ виконується за допомогою охолодження гільзи циліндра в ємності з рідким азотом до температури - 180°З і нагріву БЦ до температури 100...120°С. Для обеcпечения надійності установки гільзи різниця температур між БЦ і гільзою повинна складати близько 200°С. В результаті охолодження гільзи циліндра діаметр зменшується приблизно на 0.

Розточування циліндрів БЦ під хонінгування..

Див. пункт "Розточування циліндрів БЦ під установку гільз".

Розточування циліндрів виконується з припуском під хонінгування 0.08...0.10мм, цього припуска вистачає для видалення деформованого поверхневого шару матеріалу гільзи з нерівномірною твердістю, сформованого при розточувальній операції, а також виправлення погрішностей форми циліндрів.

Хонінгування циліндрів БЦ.

Остаточна, фінішна механічна обробка робочої поверхні гільзи циліндра здійснюється за допомогою хонінгування на устаткуванні фірми Rottler модель HP6A виробництва США.

Хонінгування циліндрів БЦ - це фінішна обробка різанням, яка здійснюється алмазними брусками, які поміщені в спеціальних утримувачах для інструменту і кріпляться в хонинговальной голівці.

При хонінгуванні поєднується обертальне і зворотно-поступальне рухи інструменту, завдяки чому створюється характерна сітка(хонинговальная сітка), як наслідок переміщення алмазних зерен по гвинтовій лінії.

Хонінгування дає можливість ефективно виправляти погрішності форми і поверхні циліндрів БЦ, таких як: конусність, седлообразность, бочкоподібність, хвилястість.

При виконанні операції на устаткуванні фірми Rottler HP6A виробництва США ми отримуємо унікальні результати: розмір циліндра, на встановленій виробником довжині циліндра, витримується з точністю 0,005мм.

Шорсткість поверхні після хонінгування витримується строго від виду палива :

• для бензинових двигунів Rz=3...6мкм, Ra=0,6...1,0мкм;
• для дизельних двигунів Rz=4...8мкм, Ra=0,8...1,2мкм;

Шорсткість можна вимірювати за допомогою спеціального інструменту - профілографа, які окрім значень шорсткості Rz, Ra дає можливість подивитися і надрукувати діаграму шорсткості поверхонь дефектованого циліндра. Окрім розміру, геометрії, шорсткості циліндра, важливий параметр який контролюється - це кут хонинговальной сітки. Кут хониговальной сітки знаходиться в межах 30.80° що відповідає рекомендаціям провідних виробників ДВС(Kolbenschmidt, Mahle) Ми витримуємо і параметри кута задаються Замовниками.Перевірка кута здійснюється за допомогою плівки-трафарету для виміру кута хонінгування.

Фінішний перехід обробки циліндра хонінгуванням це - кранцевание(плосковершинное хонінгування). Це операція яка створює опорну поверхню для поршня і кілець, знімаючи гострі вершини мікронерівностей, дозволяє отримати відсоток розкритого кулястого, пластинчатого графіту, на поверхні чавунного циліндра(гільзи циліндра), не нижче - 20что відповідає якості світових лідерів виробників двигунів внутрішнього згорання.

Підведемо підсумок.

Механічна обробка циліндрів(гільз циліндрів) выполненых з чавуну включає востановление наступних параметрів :

• Розмір циліндра(по осях X - Y) з допуском 0,005мм;
• Геометрію циліндра( по осях) з допуском 0,005мм;
• Шорсткість поверхні;
• Кут хонинговальной сітки;
• Відсоток розкритого кулястого, пластинчатого графіту; Параметр виведений і перевірений иследованием:
  - можливості устаткування;
  - якість інструменту;
  - якість спеціальної СОЖ(смазывающе-охлаждающей рідині);

Механічна обробка площини БЦ..

Механічна обробка площини БЦ виконується на верстатах Rottler : S7M, S8M, SFOE, SF1400. Для спеціальної і кар'єрної техніки роботи виконуються на оброблювальному центрі Rottler F98Y.

Обробка виконується різцем - твердосплавною пластиною яка закріплена на планшайбі. Головний рух - обертання різального інструменту відбувається паралельно площині роз'єму БЦ і подання йде уздовж площини БЦ забезпечує точність виконання не плоскостьности до 0,010мм і шорсткість під будь-які види прокладень заявлені Виробниками ДВС.

Шорсткість поверхонь після обробки відповідає рекомендаціям провідних виробників прокладень і ущільнень, таких як: GOETZE, Elring, Payen.