Виходячи з функціонального призначення, гільзи циліндрів належать до головних елементів поршневих ДВЗ і є найбільш відповідальною деталлю ЦПГ. Стінки внутрішньої порожнини гільзи служать напрямними для поршня при його переміщеннях між крайніми положеннями і стикаються з полум’ям і гарячими газами, досягають температури 1500-2500?C (рис. ,[ ]). Гільза циліндра працює в умовах резкопеременних тисків в надпоршневой порожнини. Поршень при переміщенні діє на гільзу з бічною силою Nб і в кінці кожного ходу, перекладаючи з ударом об стінку гільзи, змінює напрямок свого руху, причому в мертвих точках швидкість його дорівнює нулю, а потім наростає до максимуму, складового в автомобільних двигунах до 25 м/с при номінальній частоті обертання колінчастого валу і знову зменшується до нуля в суміжній мертвій точці. Такий нерівномірний рух поршня і пов’язаного з ним комплекту рухомих деталей породжує змінні за величиною і напрямом сили інерції Pj зворотно-рухомих мас, що діють вздовж осі циліндра. Сили тиску газів Рг в надпоршневой порожнини однаково діють як на поршень, так і на головку блоку і стінки циліндра, при цьому завжди, маючи рівну собі величину і напрямок, ці сили взаємно врівноважуються всередині системи.
Рис. 1. Сили, що діють на деталі ЦПГ.
На частку гільз циліндрів з-за впливу високих механічних і теплових навантажень припадає значна частина відмов двигунів. Основні складові експлуатаційного зносу циліндрів автомобільних двигунів наводяться в табл.
| марка двигуна | |||||
|
ЗМЗ – – 53 |
ЗІЛ – – 130 |
ЯМЗ – – 236 |
ЯМЗ – – 238 |
КамАЗ – – 740 |
|
| Загальний эксплуатационныйизнос * | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
|
Від нормального теплового режиму без надходження у двигун пилу |
17,8-30,8 | 15,2-32,1 | 19,8-29,7 | 19,3-29,0 | 20,3-33,1 |
|
Від зниженого теплового режиму без надходження у двигун пилу |
5,3 – 10,3 | 5,0 – 10,7 | 4,2 – 6,3 | 4,1 – 6,1 | 4,7 – 7,9 |
| Від межсменных пусків | 5,4 – 9,7 | 10,9-18,4 | 8,4 – 12,7 | 8,9 – 13,3 | 9,8 – 12,1 |
|
Від надходження пилу двигун |
49,2-71,5 | 38,8-68,9 | 51,3-67,6 | 51,6-67,7 | 46,9-65,2 |
Таблиця. Складові експлуатаційного зносу гільз циліндрів, %
* – включаючи неустановившиеся режими роботи двигуна по оборотам і навантаженні
Знос пари тертя гільза циліндра – поршневе кільце виявляється в складному різноманітті форм і залежить від великої кількості одночасно діючих факторів: умов експлуатації двигуна, наявності граничних умов змащення, агресивності середовища, якості очищення повітря, палива і мастильного матеріалу, поєднання матеріалів елементів пари тертя, їх механічних і теплофізичних властивостей, характеру мікрорельєфу, якості їх покриття, умов прироблення і т. д.[ ]. Результати багатьох досліджень [ ] дозволяють стверджувати, що при зворотно–поступальному ковзанні в парі відбуваються інтенсивні пластичні деформації, які призводять до спотворення кристалічної решітки металу та прискорення дифузійних процесів. Крім того, зовнішня поверхня гільз піддається явищ корозії і кавітації. Тому гільзи циліндрів повинні володіти великою механічною міцністю, підвищеною жорсткістю і добре протистояти різним видам зношування.
Кожен з видів зношування рідко зустрічається в чистому вигляді. Зазвичай вони проявляються комплексно. Характерні для гільз циліндрів види зношування представлені на рис.
| Види зношування: |
| робоча поверхня гільзи |
| зовнішня поверхня гільзи |
| механічне |
| молекулярно-механічне |
| корозійно-механічне |
| абразивне |
| схоплюванням |
| окисне |
| кавітаційних |
Рис. Види зношування гільз циліндрів
Слід сказати, що будь-який з цих видів зношування може виявитися відповідно провідним або супутнім в залежності від умов і режимів роботи двигуна при експлуатації автомобіля.
2
