Гильзы цилиндров двигателя ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238
Гильзы цилиндров мокрые, толстостенные, отливаются из специального чугуна с перлитной структурой. Внутренняя поверхность гильзы, являющаяся зеркалом цилиндров, закаливается токами высокой частоты (твердость после закаливания С 48-52) и обрабатывается до чистоты с высотой микрошероховатостей 0,2-0,5 мкм. Для получения оптимального зазора гильза-поршень гильзы по внутреннему диаметру разделяются на четыре размерные группы. Обозначение размерной группы наносится на верхнем торце бурта гильзы.
При комплектации двигателя в каждый цилиндр устанавливаются гильзы и поршни одной размерной группы. В верхней наружной части гильзы выполнен упорный бурт, нижней плоскостью которого гильзы устанавливаются на соответствующий упорный торец блока цилиндров. Верхний торец бурта имеет выступ, предохраняющий прокладку головки цилиндров от непосредственного воздействия на нее горячих газов.
Наружная поверхность гильзы имеет два обработанных пояса, которыми гильза фиксируется в соответствующих расточках блока цилиндров.
На нижнем поясе гильзы выполнены две канавки прямоугольного сечения, в которые устанавливаются резиновые уплотнительные кольца для предотвращения попадания воды из водяной рубашки блока в полость масляного картера двигателя. В верхней части гильза уплотняется упорным буртом. Гильза устанавливается в расточки блока с зазором, необходимым для компенсации погрешностей механической обработки. Это снижает деформацию гильзы при зажиме ее по бурту.
При сборке двигателя производится контроль величины выступания буртов гильз цилиндров над плоскостью блока после установки их в расточки блока. Эта величина должна находиться в пределах 0,065-0,165 мм. Контроль выступания буртов гильз производится до установки на гильзу резиновых уплотнительных колец. После замера на верхней нерабочей поверхности бурта гильзы выбивается метка со стороны передней части двигателя.
При окончательной установке гильзы в блок уплотнительные кольца гильзы смазываются маслом.
Демонтаж гильз из блока цилиндров после эксплуатации двигателя производится с помощью специального приспособления. Для съема гильзы следует ввести приспособление в ее внутреннюю полость, зацепить диск за нижний торец гильзы, надеть втулки на шпильки крепления головок цилиндров и, вращая рукоятки, вынуть гильзу из блока цилиндров.
Гильза цилиндра
Совершенствование гильз цилиндров заключалось в повышении их износостойкости, для чего велись работы по оптимизации геометрических размеров и микрогеометрии и предотвращению кавитационных разрушений.
Большое внимание было уделено технологии получения отливок. Как и у автомобильных дизелей ЯМЗ, гильзы цилиндров дизелей ЯМЗ изготовляют из низколегированного чугуна с присадками меди и титана.
В начальной стадии отработки надежности дизелей толщина стенок гильз была выбрана относительно большой, поэтому упругая деформация их в процессе работы двигателя была минимальной.
Применяется упрочняющая обработка гильз - закалка с нагревом т. в. ч. и отпуск при температуре 280° С в течение 2 ч.
Металл для изготовления гильз плавится дуплекс-процессом (вагранка-электропечь). Вместо широко распространенного центробежного способа литья заготовка выполняется литьем в землю с оболочковым стержнем, что обеспечивает равномерную исходную микроструктуру металла, для которой характерно наличие пластинчатых перлита и графита.
Особенностью технологического процесса механической обработки гильзы является обеспечение однородной исходной структуры ее внутренней поверхности путем равномерного снятия приписка с отливки. Это достигается в результате образования первичных баз для механической обработки при базировании по внутренней поверхности отливки гильзы. Минимальные припуски на последующие операции после закалки т. в. ч. обусловливаются применением развертывания - зенкеровання закаленной поверхности гильзы. Чтобы избежать разрушения и прижога этой поверхности, вместо шлифования после закалки т. в. ч. и отпуска производится хонингование крупнозернистыми алмазными брусками. Коаксиальность центрирующих поясков и перпендикулярность их общей оси к упорной поверхности установочного бурта гильзы достигается чистовой обработкой центрирующих поясков и упорной поверхности бурта в одну операцию и за одну установку.
Принципиально важным является образование торцовых поверхностей упорного бурта движением резцов, направление которого перпендикулярно оси отверстия. Этим создаются благоприятные условия контакта данного бурта с сопряженной упорной поверхностью блока цилиндров, а также с прокладкой головки блока.
Таким образом, технологический процесс изготовления гильз цилиндров теоретически позволяет получить малое отклонение поверхности отверстия от идеальной геометрической формы круглого цилиндра.
Наряду с этим, совокупность технологических процессов изготовления гильз, а также направляющих поверхностей блока цилиндров теоретически позволяет обеспечить минимальную деформацию цилиндровой и картерной частей блока, что повышает надежность гильз и кривошипно-шатунного механизма.
Известно, что надежность деталей цилиндропоршневой группы в значительной степени зависит от интенсивности тепловых потоков в гильзе, определяющих ее температуру. От последней зависят тепловое расширение гильзы, т. е. отклонение формы от исходной, а также вязкость масляной пленки и условия релаксации остаточных напряжений. В связи с этим были проведены исследования влияния рабочих параметров и некоторых конструктивных факторов на температуру гильз цилиндров в условиях эксплуатации дизелей ЯМЗ.
Опыт ЯМЗ выявил необходимость отработки технологических мероприятий, направленных на релаксацию остаточных напряжений в процессе изготовления гильз.