С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Способы уплотнения гильзы цилиндра


Уплотнение посадочного пояса гильзы цилиндра

1.

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

29690!

Союа Соаатскнгг

Социалистнческиа

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК F 02f 11/00

Заявлено 18.Х.1967 (№ 1190311/24-6) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 02.111.1971. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 23.11 .1971

Комитет по делам иаобретеннЯ н открытиЯ при Совете Министров

СССР

УДК 621-43-222-762. .444 (088.8) Автор изобретения

И. Ф, Чирков

Заявитель

УПЛОТНЕНИЕ ПОСАДОЧ НО ГО ПОЯСА ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРА

Изобретение относится к области двигател е стр оен ия.

Известны уплотнения посадочного пояса гильзы цилиндра, содержащие эластичное кольцо, установленное в канавке на наружной поверхности гильзы.

Описываемое уплотнение отличается от известных тем, что на посадочном поясе цилиндра предусмотрена коническая выточка, а канавка выполнена с уклоном, велич ша которого меньше угла наклона выточки.

Это позволяет предотвратить кавитационное разрушение цилиндра.

На чертеже показаны цилиндр с гильзой в сборе с описываемым уплотнением и гильза в момент установки в цилиндр двигателя.

На нижнем посадочном поясе гильзы 1 выполнена канавка 2 конического профиля с вершиной конуса, обращенной в сторону коленчатого вала. В канавке установлено эласти гное уплотнительное кольцо 3, наггрюгер, из резины. Кольца при сборке устанавливают в самую глубокую часть канавки, но при этом наружный диаметр гильзы в сборе с кольцом не должен быть меньше наружного диаметра гильзы в сборе с уплотнительными кольцами. На нижнем посадочном поясе б цилиндра б выполнена коническая выточка 7. Угол наклона выточки несколько больше угла наклона канавки.

При установке гильзы в цилиндр кольцо, коснувшись конической поверхности выточки, 5 скользит по ней в направлении к головкс цилиндров.

Из-за разницы в углах образуется коническая щель, и при установке гильзы в цилиндр кольцо деформируется, так как силы упруго10 сти стремятся сохранить форму кольца, оно будет перемещаться в направлении от меньшего зазора к большему. Кольцо перемещается до тех пор, пока не уравновесятся силы упругости. В результате поверхность посадоч15 ного пояса цилиндра оказывается надежно защищенной.

Предмет изобретения

Уплотнение посадочного пояса гильзы ци20 линдра, например, двигателя внутреннего сгорания, содержащее эластичное кольцо, установленное в канавке на наружной поверхности гильзы, отличающееся тем, что, с целью предотвращения кавитационного разрушения, на

25 посадочном поясе цилиндра предусмотрена коническая выточка, а канавка выполггегга с уклоном, величина которого меньше угла наклона выточки.

296901

Составитель Н. Басина

Корректор О. М. Ковалева

Техред Л. Л. Евдоиов

Рсдактор Е. Кравцова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1050/14 Изд. № 450 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

  

Цилиндры и гильзы цилиндров

Описание повреждения

Трещины большей частью проходят в вертикальном направлении. Это распространяется отчасти также на сухие гильзы изза относительно небольшой толщины стенки.

Оценка повреждения

Трещины гильз такого рода часто вызваны ненадлежащим обращением (ударные нагрузки). Даже если повреждение гильзы не сразу видно, микротрещина или насечка может в последующей работе двигателя привести к поломке и тем самым к выходу двигателя из строя. Как уже было описано выше, дефектный опорный поясок буртика или загрязнение между гильзой и блоком цилиндров также может вызвать такие повреждения. Если дефектный опорный поясок буртика является причиной продольных трещинах, то вместе с продольным трещинами часто наблюдаются также поперечные трещины.

Возможные причины повреждения

• ненадлежащее или неосторожное обращение с гильзами во время транспортировки или ремонта и связанные с этим трещины или насечки.

• гидравлические удары

• посторонние тела под контактными или уплотнительными поверхностями

• дефектные опоры буртиков (см. также пункт 3.10.1 «Буртик на гильзе цилиндра отломался»).

Отломавшийся буртик гильзы цилиндра

рис. 1

Описание повреждения

В гильзе цилиндра весь буртик гильзы полностью оторван (рис. 1). Трещина буртика начинается в углублении нижней кромки буртика гильзы и проходит под углом ок. 30° наверх.

Оценка повреждения

Такие повреждения вызваны изгибающими моментами, появляющимися при некачественной сборке (загрязнения и дефекты формы). Причины, приводящие к таким поломкам, различны. В большинстве случаев буртик гильзы цилиндра отжимается уже при затяжке головки блока цилиндром. В новых поколениях двигателей для грузовых автомобилей с системой впрыскивания «насос-форсунка» или «общий топливопровод высокого давления» нагрузка на блок двигателя все больше возрастает в связи с более высоким давлением горения В связи с конструктивным использованием в таких типах очень прочных стальных уплотнений головки блока цилиндров, после большого пробега может возникнуть перекос блок-картера в зоне опоры буртика гильзы. Деформацию опорной поверхности невозможно выявить чисто визуально без вспомогательных средств. Простым методом контроля перекоса является использование туши. Тушь наносится очень тонким слоем на опорную поверхность буртика гильзы на блок-картер. После этого вставляют новую гильзу без уплотнений и вжимают гильзу в свое седло. Затем снова снимают гильзу. Опорная поверхность гильзы должна быть равномерно покрыта тушью по всему периметру. Если части поверхности не вошли в контакт в краской, необходимо доработать седло гильзы. Эту доработку лучше всего проводить на стационарном сверлильном станке или на переносном устройстве для торцовки буртика гильзы (см. приложение с инструментом). Только таким образом обеспечена плоскопараллельность к поверхности картера (рис. 2)

рис. 2

Возможные причины повреждения

• Не использовались предписанные уплотнения (уплотнения других изготовителей имеют отчасти другую форму и другой диаметр).

• Не соблюдались предписанные изготовителем двигателя моменты затяжки и углы затяжки.

• Седло гильзы в блок-картере не было тщательно очищено от грязи.

• Прямоугольность и/или плоскопараллельность опоры буртика не были обеспечены (рис. 2 и рис. 5).

• Если буртик гильзы не выходит за уплотнительную поверхность цилиндра на предписанный размер (В) или если он входит даже немного вглубь (рис. 6), буртик при сборке недостаточно сильно прижимается к седлу гильзы. При работе двигателя это может вызвать также качающееся движение гильзы из-за качательного движения поршня. Постоянно действующие из-за этого усилия приводят к тому, что буртик гильзы отламывается. Если необходимо доработать опору буртика гильзы при ремонте двигателя, то можно или вложить компенсационные шайбы из стали или использовать гильзы более крупных размеров, чтобы обеспечить необходимый выступ гильзы относительно поверхности цилиндра. Гильзе более крупных размеров буртика* следует дать предпочтение по сравнению с компенсационными шайбами, потому что это ведет к технически большей стабильности.

рис. 3

рис. 4

рис. 5

рис. 6

Кавитации на гильзах цилиндра

Описание повреждения

Мокрая гильза цилиндра в зоне водяной рубашки имеет сильно выраженную кавитацию. Она доходит до такой степени, что уже появилась дыра во внутренней полости цилиндра.

Оценка повреждения

Кавитация появляется в основном в плоскости качания поршня (на нагруженной стороне или на ненагруженной стороне), она вызвана вибрациями стенки цилиндра. Высокочастотные вибрации вызваны давлением сжигания, боковыми усилиями поршня и перекладка поршня в нижней и верхней мертвой точке. Если охлаждающая вода не может больше повторять вибрации стенки цилиндра, водяная пленка кратковременно приподнимается с гильзы цилиндра. В возникшей изза этого зоны разряжения образовываются пузырьки пара, которые при обратном движении стенки цилиндра разрушаются (имплозия) с чрезвычайно высокой скоростью. Вытесненная пузырьками вода при имплозии ударяет о поверхность цилиндра. В результате энергии удара из поверхности цилиндра вылетают малейшие частицы. Со временем вследствие этого образовываются (вымываются) настоящие дырки. Особенность кавитации заключается в том, что происходит расширение дырок вовнутрь (рис. 3) и в результате образовываются полости в материале, откуда в конечном счете также взято название кавитации.

Возможные причины повреждения

• Не соблюден правильный зазор поршня (повторная установка уже работавших поршней

или цилиндры со слишком большими размерами)

• Некачественная или неточная посадка гильзы в корпусе.

• Отсутствует предписанная присадка для защиты от замерзания с защитой от коррозии или соответствующая присадка для охлаждающей воды. Средство защиты от коррозии содержит ингибиторы, предотвращающие пенообразование. Эти ингибиторы,однако, в течение времени теряют свой эффект. Поэтому необходимо заменять средство защиты от коррозии через каждые 2 года и предусматривать правильное соотношение смеси.

• Использование неподходящих средств охлаждения, как напр соленая вода (морская вода), агрессивная или содержащая кислоту вода или другие жидкости.

• недостаточное избыточное давление в системе охлаждения. Необходимое избыточное давление радиатора не обеспечено из-за неподходящих крышек радиатора (недостаточная герметизация из-за дефектного предохранительного клапана) или из-за негерметичности в системе охлаждения. При правильном избыточном давлении в системе охлаждения температура кипения охлаждающего средства выше, чем при атмосферном давлении. Избыточное давление в системе охлаждения не может устранить причину для образования паровых пузырьков, но во всяком случае это мешает образованию пузырьков.

• Слишком низкая рабочая температура двигателя: если двигатель в определенных условиях эксплуатации или из-за дефектов термостата не достигает обычной рабочей температуры, то в системе охлаждения не может образоваться избыточное давление из-за более низкого теплового расширения охлаждающего средства. Изза слишком низкой рабочей температуры поршни также не имеют правильного теплового расширения. Они работают при эксплуатации с повышенным поршневым зазором. И то, и другое способствует образованию пузырьков и тем самым кавитации.

Неравномерный износ цилиндра

Описание повреждения

Отверстия цилиндра имеют признаки неравномерного износа в виде отдельных блестящих полированных мест (рис. 2} Поршень не имеет признаков износа или мест истирания. Двигатель теряет масло в точках стыка, особенно, однако, на радиальных уплотнительных кольцах для вала. На рис. 1 четко видна коррозия на наружном периметре гильзы, которая после установки в цилиндр вызвала некруглость цилиндра

рис. 2

Оценка повреждения

Неравномерный зеркальный внешний вид поверхности скольжения на рабочих поверхностях цилиндра всегда является признаком перекоса цилиндра. Слишком мокрые или сухие гильзы цилиндров могут иметь перекос уже непосредственно после сборки. Поршневые кольца не могут безупречно герметизировать перекос цилиндра ни относительно масла, ни относительно газов сжигания. Масло проходит мимо поршневых колец, попадает в камеру сгорания и сжигается. В результате газов сжигания, протекающих в большом объеме мимо поршня, также повышается давление в блок-картере. Это избыточное давление приводит к потере масла в различных местах стыка двигателя, особенно на радиальных уплотнительных кольцах для вала. Кроме того, масло продавливается во впускной и выпускной коллекторы через направляющую клапана, всасывается двигателем и сжигается или выбрасывается.

Возможные причины повреждения

• неравномерная или неправильная затяжка болтов головки блока цилиндров

• неплоские торцевые поверхности блока цилиндров и головки блока цилиндров.

• нечистая или перекошенная резьба болтов головки блока цилиндров

• неподходящие или неправильные уплотнения головки блока цилиндров.

• дефектная опора буртика в картере, неправильный выступ буртика и перекос и/или износ нижней направляющей буртика могут быть причиной существенного перекоса цилиндра.

• слишком слабая или слишком прочная посадка буртика в картере (в сухих гильзах цилиндра).

• В базовых отверстиях картера в сухих втулках в эксплуатации часто появляются существенные неровности из-за контактной коррозии (коррозия в посадке, рис. 1). В таком случае базовое отверстие цилиндра должно быть тщательно очищено. Если эта очистка сама не обещает успеха, необходимо доработать базовые отверстия цилиндра и затем установить гильзы цилиндра с избыточным наружным размером . Эти очень тонкостенные гильзы должны прилегать к отверстию по всей длине и всему периметру. Если этого нет то, гильзы деформируются уже при вводе в базовое отверстие и тем более в работе двигателя. В сухих гильзах цилиндра различают исполнения «Pressfit» и «Slipfit». Гильзы «Pressfit» впрессовываются в блок цилиндров двигателя, после этого необходимо провести еще расточку и хонингование. Гильзы «Slipfit» полностью обработаны, они вводятся только в базовое отверстие. Из-за зазора, который остается в гильзах «Slipfit» между гильзой и базовым отверстием цилиндра, это исполнение в отличие от исполнения «Pressfit» скорее вызывает проблемы, связанные с перекосом и коррозией.

двигатели склонны к перекосу при монтаже головки блока цилиндров. Если расточка и хонингование в этих двигателях осуществляются обычным способом, то при последующей эксплуатации могут возникнуть проблемы в связи с перекосами.

Рекомендация:

в блоках цилиндров без гильз с цилиндрами,просверленными непосредственно в блок цилиндров, рекомендуется перед обработкой цилиндров навинтить на торцевую поверхность блока цилиндров нажимную пластину. Эта нажимная пластина имеет те же отверстия, что и блок цилиндров за исключением водяных каналов, ее толщина составляет несколько сантиметров. Благодаря навинчиванию и заданной затяжке с моментом затяжки болтов головки блока цилиндров создаются условия напряжений при обработке цилиндра, как будто установлена головка блока цилиндров. Перекосы в отверстиях цилиндров, которые могут возникнуть при затяжке болтов головки, создаются таким образом в определенном виде и учитываются при обработке. Это обеспечивает (при условии правильной обработки) максимальную круглость и цилиндричность отверстия цилиндра при последующей эксплуатации двигателя

Блестящие места в верхней зоне цилиндра

Описание повреждения

Рабочая поверхность цилиндра имеет в верхней части металлические места с глянцевым блеском, на которых уже исчезла хонинговальная структура (рис, 1 + 2). Сам поршень не имеет значительных следов износа. Двигатель имеет повышенный расход масла.

Оценка повреждения

Такие виды износа появляются тогда, когда при эксплуатации на жаровом поясе поршня образовывается твердый масляный нагар в результате несгоревшего масла и остатков горения (рис. 3). Этот нагар имеет абразивный эффект и в работе приводит к повышенному износу в верхней части цилиндра от движения поршня вверх и вниз и перекладка. Повышенный расход масла не вызывается самими местами блеска, потому что цилиндр в результате полирования не теряет существенно свою круглую форму и поршневые кольца и далее могут выполнять свою функцию уплотнения. Смазка цилиндра также не понижается, потому что несмотря на потерю хонинговальной структуры в открытых зернах графита поверхности цилиндра всетаки находится достаточное количество масла. При оценке такого повреждения важно, что в данном случае места блеска появились только в местах в цилиндре, которые в работе вступают в контакт с жаровым поясом с масляным нагаром. Если места блеска имеются также в других местах, по которым жаровой пояс не проходит, то причина скорее связана с перекосом цилиндра (пункт «3.10.4 Неравномерный износ цилиндров»), с переполнением топливом (пункт 3.11.3 Износ поршней, поршневых колец и цилиндров от переполнения топливом») или с попаданием загрязнений (пункт «3.11.2 Износ поршней, поршневых колец и цилиндров вследствие загрязнений»).

Возможные причины повреждения

• Попадание чрезмерно большого количества моторного масла в камеру сгорания из-за дефектов турбонагнетателя, недостаточное отделение масла в системе вентиляции двигателя, дефектов уплотнений стержней клапанов и т. д.

• Избыточное давление в блок-картере из-за большого количества газов, проникших в картер из камеры сгорания, или из-за дефектного клапана вентиляции картера.

• Недостаточная конечная обработка цилиндра и в результате этого повышенный выход масла в камеру сгорания (см. к этому также пункт 3.11.3 Износ поршневых колец вскоре после капитального ремонта двигателя).

• Использование неразрешенных к применению моторных масел или моторных масел низкого качества.

Трещина гильзы из-за гидравлического удара

Описание повреждения

Гильза имеет в верхней зоне большую трещину и задиры на рабочей поверхности (рис. 1 и 2). Соответствующий поршень также имеет задиры на стороне давления и на ненагруженной стороне. В днище поршня в той зоне, в которой на стержне имеются задиры, появилось углубление (рис. 3).

Оценка повреждения

Цилиндр повергался в работе гидравлическим ударам. Высокое давление жидкости разорвало гильзу и образовало углубление в днище поршня. В результате этого материал поршня выдавился наружу, что привело к резкому уменьшению зазора в этой зоне и к задирам на обеих сторонах поршня и на гильзе.

Больше невозможно установить, появился ли гидравлический удар при работе двигателя или во время его пуска.

Возможные причины повреждения

• непреднамеренное всасывание воды при переезде через воду, лужи или низкие воды или из-за попадания большого количества воды от брызг проезжающих впереди или мимо автомобилей.

• заполнение цилиндра водой при неработающем двигателе из-за негерметичности уплотнения головки цилиндра или трещин в конструктивных элементах.

• заполнение цилиндра топливом при неработающем двигателе из-за негерметичных форсунок. Остаточное давление в системе впрыскивания сбрасывается через негерметичную форсунку в цилиндр. В этом и в предыдущем случае при пуске возникают описанные повреждения.

Упругое уплотнение гильзы цилиндра

Ж 94594

Класс 46с, 7

- E L. gr jgk ф с !

» Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Б. Я. Гинцбург

УПРУГОЕ УПЛОТНЕНИЕ ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРА

Заявлено 5 нояоря 1951 г. вн X 12260/445042

Уплотнение гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания с помо!цью резинОВых колец Н3ВрсТНо. Hpдостаlто! такого уп, !Отпсни!! закл!Очается В том, что имеются случаи p23p Н1енпя резиновых Ko, 1 Il, под Возде!1ствисм Охлаждаюlцей жидкости !I Ооразова!!!11! к01)сс и! Остп. цилиндра в месте расположения резиновых колец.

Описываемое уплотнение выполнено в виде металлического кольца, что исключает возможность его разрушения при высоки темпера-урах.

На чертеже изображена конструкцН уплотнения.

Гильза 1, помещенная в блоке 2, уплотняется с помощ! !о упругого металлического кольца 3 снабженного двумя посадочными поясами4и5.

Уплотнение между блоком 2 и кольцом 3 в поясе 4 обеспечивается упругостью кольца надетого на п1льзу с соответствующим на-,ягом

В поясе 5. Для улучшения уплотнения пОяс 4 может Оыть Омеднен, кад мирован или покрыт другим мягким металлом.

Небол1.шое поперечное сечение кольца предохраняет гильзу 11!iлиндра от значительных деформаций. Для восприятия боковых дав,-сний на стенку цилиндра гильза снабжена разгрузочным поясо 1 11, имеющим в рабочих условиях небольшой натяг с блоком.

Предмет изооретения

Упругое уплотнение гильзы цилиндра в рубашке двигателя внутреннего сгорания. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью устранения разрушающего действия высоких температур, уплотнение выполнено в виде металлического кольца, снабженного двумя посадочными поясами, и разгрузочного цилиндрического пояса, расположенного на гильзе и передающего боковые усилия на блок цилиндра.

Ув 94594

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Л. M. Струве

Гор. Алатырь, тппографпя М 2 Минпстерства культуры Чувашской АССР.

Информадпонпо-издательский отдел.

Объем 0,17 п. л. Заказ 5810.

Подп, к печ. 19/1 ГП-1959 г.

Тираж 360. Цена 25 к)п.

  

Уплотнение жидкостного стыка гильзы и блока двигателя внутреннего сгорания

О П И С А Н И Е 363808

ИЗОЬРЕТИНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

М. Кл. F 02f 11/00

F 16j 15/08

Заявлено ОЗХ!.1970 (№ 1446836/24-6) с присоединением заявки ¹

Приоритет комитет по лелем изобретений и открытий

УДК 621.43-222.1-762..445(088 8) Опубликовано 25.Xll.1972. Бюллетень № 4 за 1973 г.

Дата опубликования описания 2.11.1973 при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В. И. Бочаров, С. П. Коломиец и С. С, Садовский

Заявитель

УПЛОТНЕНИЕ ЖИДКОСТНОГО СТЫКА ГИЛЬЗЫ И БЛОКА

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Предмет изобретения

Известны уплотнения жидкостного стыка гильзы и блока двигателя внутреннего сгорания, выполненные в виде размещенного меж. ду поясками гильзы и блока элемента.

Предлагаемое уплотнение отличается от из. вестных тем, что элемент образован по мень. шей мере одним кольцом, жестко скрепленным с пояском гильзы и выполненным из ма. териала с коэффициентом линейного расширения, ббльшим коэффициента линейного расширения материала блока и меньшим коэффициента линейного расширения материала гильзы.

Такое выполнение уплотнения обеспечивает уменьшение кавитационных износов блока и гильзы.

На чертеже изображено предлагаемое уплотнение жидкостного стыка гильзы и блока двигателя внутреннего сгорания.

Уплотнение жидкостного стыка гильзы 1 цилиндра и блока 2 содержит кольцо 8, напрессованное а посадочный поясок 4 гильзы, и кольцо 5, скрепленное при помощи сварки кромок с кольцом 8 и с гильзой 1 и опирающееся наружной поверхностью на посадочный поясок б блока 2. Кольца 8 и 5 образуют уплотнительный элемент. Возможно и другое соединение колец 8 и 5 с гильзой 1, например развальцовкой кромок колец 8 и 5 или при помощи клея. Натяг между блоком 2 и кольцом 5 подобран в зависимости от размеров и жесткости гильзы 1, рабочих нагрузок двигателя и других величин. Кольцо 8 изготовлено из материала с коэффициентом линейного расширения ббльшим коэффициента линейного расширения материала блока 2 и меньшим коэффициента линейного расширения материала гильзы 1. Например, если блок 2 алюминиевый с коэффициентом линейного расшире10 ния а=23 10 — 1/ с, а гильза 1 стальная с а=11.10 — 1/ с то кольцо 8 выполнено нз бронзы с а=18 10 1

При работе двигателя температура деталей уменьшается по мере удаления от стенки

15 гильзы 1. При этом натяг между гильзой и кольцом 8 изменяется незначительно вследствие изготовления кольца 5 определенной толшины и в результате подбора по соответствующему требованию.

20 Предлагаемое уплотнение не вызывает деформации зеркала цилиндра и устраняет колебания гильзы от боковых сил давления поршня, вследствие чего уменьшаются кавитационные износы гильзы и блока.

Уплотнение жидкостного стыка гильзы и блока двигателя внутреннего сгорания, выполненЗо ное в виде размещенного между поясками гиль363808

Составитель Л. Синай

Редактор Н, Суханова

Техред Л. Богданова

Техред Т. Гревиова

Заказ 51/18 Изд. ЛЬ 1045 Тираж 404 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2 зы и блока элемента, отличающееся тем, что, с целью уменьшения кавитационных износов блока и гильзы, элемент образован по меньшей мере одним кольцом, жестко скрепленным с пояском гильзы и выполненным из материала с коэффициентом линейного расши. рения ббльшим коэффициента линейного расширения материала блока и меньшим коэффициента линейного расширения материала

5 гильзы.

  


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости