Втулки (гильзы) цилиндров дизельных двигателей

                                                                     

Гильза блока цилиндров является наиболее ответственной деталью цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания. Внутренняя поверхность гильзы совместно с головкой поршня образует камеру сгорания, а также служит направляющей при движении поршня.

Гильза (втулка цилиндра) имеет полость охлаждения - рубашку или, в случае воздушного охлаждения - охлаждающие рёбра, что обеспечивает интенсивный теплоотвод от внутренней рабочей поверхности для поддержания необходимого теплового баланса деталей ЦПГ.

Гильза, занимает среди теплонапряжённых деталей двигателя особое место, как по выполняемым функциям, так и по предъявляемым к ней требованиям. Обеспечение только одной прочности втулки, несмотря на всю важность этого требования, недостаточно для длительной и надёжной работы двигателя.
Типы гильз

Поверхность блока цилиндров используется в качестве рабочей, только в некоторых двигателях с небольшим диаметром. У большинства современных двигателей жидкостного охлаждения применяется так называемая мокрая гильза.

В мокрой гильзе наружная поверхность - рубашка имеет непосредственный контакт с охлаждающей жидкостью.

В некоторых двигателях малой и средней мощности применяется так называемая сухая гильза, её наружная поверхность непосредственно не имеет контакта с охлаждающей жидкостью.

Сухие гильзы толщиной стенки около 2-4мм запрессовывают или устанавливают в блок цилиндра с зазором 0,01-0,04мм. Небольшая толщина сухих гильз обуславливает экономию качественных материалов, однако, повышенное термическое сопротивление контактной поверхности между гильзой и блоком ухудшает теплоотвод от цилиндров в охлаждающую жидкость. Вследствие этого, в форсированных двигателях, как правило, применяют мокрые втулки, которые обеспечивают более эффективную теплопередачу и легкозаменяемые в случае износа.

В зависимости от назначения и типа двигателя, конструкции мокрых гильз имеют ряд особенностей. В автомобильных и тракторных дизелях применяют мокрые гильзы с верхним опорным фланцем. При этом усилие затяжки головки блока часто неравномерно распределено по окружности, в результате чего искажается форма рабочей поверхности цилиндра и снижается работоспособность цилиндропоршневой группы, а также увеличивается расход масла.

В карбюраторных двигателях усилия затяжки меньше и опорный фланец втулки иногда значительно смещён от верхней части блока, при этом уменьшается температура верхней части втулки и, соответственно, поршневых колец.

Для правильной установки в блоке и сохранения формы, гильзы центрируют по двум направляющим пояскам. Диаметр верхнего пояска несколько больше, чем нижнего, в котором для обеспечения удлинения втулки при работе предусматривается зазор 0,05-0,13мм. Полости охлаждения уплотняют специальными резиновыми кольцами, которые устанавливаются в канавки блока цилиндров или канавки гильзы на нижнем направляющем пояске. Как правило, устанавливают два или три кольца, одно из которых имеет прямоугольное сечение. В последнем случае прямоугольное кольцо большей высоты препятствует изнашиванию и кавитации в зоне нижнего направляющего пояска.
Технология производства гильз

Химический состав, структура материала, точность изготовления гильз, микрорельеф рабочей поверхности являются базовыми критериями, которые определяют общую надежность двигателя, триботехнические показатели пары трения поршневое кольцо-гильза, а также позволяют создать условия для полного сгорания топлива, повышения эффективности тепловых циклов и увеличения КПД двигателя.

Исходя из этого, точность размеров отдельных элементов гильзы составляет не более 5мкм, что является характерным для деталей точного машиностроения и приборостроения.

Некоторые параметры гильз изготавливаются по специальным технологиям и, соответственно, для оценки их специфического качества требуются специальные высокоточные средства контроля и серьезная инженерная подготовка.

Для производства гильз требуется организация высокотехнологичных видов производства, в том числе литейного, механического и термического.

Гильзы, производимые методом центробежного литья, наиболее полно подходят для удовлетворения требований по химическому составу и структуре материала. Метод центробежного литья обеспечивает получение 95- 100% перлита в структуре материала. Такие гильзы характеризуются плотной структурой материала, требуемым расположением зерен графита, что в дальнейшем предотвращает интенсивный износ рабочей поверхности при эксплуатации. Последующая термическая обработка исключает изменения размеров гильзы в процессе работы в двигателе.

Компания НЕВА-дизель поставляет со склада и под заказ широкий ассортимет гильз (втулок цилиндра) для судовых, тепловозных дизелей, промышленных дизель-генераторов.