Определение износа цилиндровых втулок двигателя
Главное меню
Судовые двигатели
Осмотр поршней, колец и цилиндровых втулок в двигателе
Указанная группа деталей работает в тяжелых условиях, поэтому необходимо при эксплуатации двигателя периодически их осматривать и измерять зазоры между тронком поршня и втулкой, между кольцами и поверхностями соответствующих канавок, а также в стыках колец. Осмотр поршня и колец и измерение зазоров около них производятся после извлечения их из цилиндра, очистки от нагара и промывки. Зазоры в стыках колец проверяются при установке их в цилиндр без поршня; они определяют величину общего радиального износа.
Кроме того, проверяется упругость колец и подвижность их в канавках. После обмера зазоров кольца снимаются с поршня.
Осмотр поршня производится с целью проверки отсутствия трещин, следов задира, рисок, натира и коррозии. По состоянию поверхности направляющей части поршня можно судить о правильности привалки поршня. При перекосе поршня на направляющей его части образуются натертые места. Если канавки для поршневых колец имеют выработку уступом, то их надо проточить и кольца заменить новыми.
Осмотр поршневых колец производится с целью определения степени приработки их к поверхности цилиндровой втулки. Кольца, имеющие задиры и следы пропуска газов, подлежат замене новыми. Образовавшиеся на поверхности поршневого пальца натиры и неровности должны быть удалены. При обнаруживании на поверхности трещины поршневой палец подлежит замене.
Поверхность втулки цилиндра, вследствие высокого удельного давления верхних поршневых колец и коррозийного воздействия продуктов сгорания топлива, имеет значительный износ.
Качество топлива и смазочного масла также влияют на износ поверхности, ненормальные условия работы двигателя (частые пуски в ход и остановки), образование нагаров в цилиндре способствуют ускоренному износу цилиндровой втулки и образованию задиров на ее поверхности.
Периодический осмотр внутренней поверхности втулки цилиндра позволяет своевременно устранить причины, вызывающие ускоренный износ ее поверхности .
Определение износа цилиндровых втулок двигателя
ИЗНОС ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА
Но сначала, что бы было понятно о чем будем говорить, посмотрим на детали ЦПГ (рисунок ниже) :
И что бы далее понимать друг друга, давайте определимся с некоторыми понятиями, терминами и определениями.
Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом. Рабочий цикл четырёхтактного двигателя осуществляется за два оборота коленчатого вала и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода (расширения) и выпуска.
Поршень, движущийся в цилиндре, проходит расстояние равное расстоянию между верхней и нижней мёртвыми точками.
Это расстояние называется ходом поршня . Двигатели, у которых ход поршня меньше его диаметра, носят название «короткоходных». За один ход поршня кривошип коленчатого вала проходит расстояние равное двум его радиусам, т.е. совершает полуоборот (180°)
Объем цилиндра , заключённый между крайними положениями поршня в цилиндре (между мёртвыми точками) называют рабочим объёмом цилиндра (Vр). Сумма рабочих объёмов всех цилиндров двигателя, равняется рабочему объёму двигателя, называемому иначе как «литражом двигателя».
Сумма рабочего объёма цилиндра (Vр) и объёма камеры сгорания (Vксг) равняется полному объёму (Vп).
Литраж двигателя (рабочий объём) указывается в технической характеристике автомобиля.
Чем больше литраж двигателя, тем выше его мощность и удельный расход топлива.
Камерой сгорания называют объём цилиндра над поршнем, при положении поршня в верхней мёртвой точке. Топливно-воздушная смесь в цилиндре сжимается поршнем как раз до этого объёма и сгорает в этом объёме после воспламенения. Отношение объёма смеси, поступившей в цилиндр на такте впуска, к объёму смеси, сжатой до объёма камеры сгорания при такте сжатия, называют степенью сжатия двигателя. Степень сжатия показывает, во сколько раз в цилиндре сжимается смесь и определяется по формуле n = Vп/Vксг.
Степень сжатия бензиновых двигателей лежит в пределах 8 – 12, дизельных – в среднем 18 – 22. От степени сжатия зависит топливная экономичность и мощностные характеристики двигателя. Степени сжатия двигателей ограничиваются, у бензиновых двигателей – свойством применяемого топлива (бензина), у дизельных – конструктивными особенностями применяемых материалов, из которых изготавливаются детали двигателя и которые с повышением степени сжатия должны выдерживать большие нагрузки. Свойства бензинов описываются октановым числом бензина, характеризующим его антидетонационную стойкость. Антидетонационная стойкость топлива тем выше, чем больше его октановое число (А –80, 93, 95, 98 и др.). Конструкция двигателя предполагает применение бензина со строго заданным октановым числом (регламентируется заводом изготовителем). Применение бензина с меньшим октановым числом приведёт к работе двигателя с детонацией и, как следствие, к преждевременному износу, или поломке двигателя. Высокооктановые бензины при сгорании выделяют больше тепла.
Детонационное сгорание рабочей смеси (детонация) предполагает нехарактерно быстрое сгорание (взрыв) топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя, приводящее к повышению нагрузок, в первую очередь на детали цилиндропоршневой группы. Скорость распространения фронта пламени, сгорающего в цилиндре топлива, может возрастать с 40 м/сек. до 2000 м/сек. и более. Признаком работы двигателя с детонацией являются характерные и хорошо прослушиваемые стуки, получившие название детонационных стуков. Детонационные стуки возникают вследствие вибрации стенок цилиндра и других деталей ЦПГ под воздействием «ударной волны». Причиной детонации может быть:
применение топлива с октановым числом ниже рекомендованного инструкцией производителя перегрев двигателя , перегрузка двигателя по оборотам или крутящему моменту чрезмерно раннее зажигание, а также та или иная совокупность перечисленных явлений.
Работа двигателя с детонацией может сопровождаться перегревом двигателя, падением его мощности и высоким расходом топлива.
Следствием работы двигателя с детонацией могут быть поломки перемычек между кольцами на поршнях, поломки самих колец, оплавление кромки и/или прогорание днища поршня.
Калильное зажигание — самопроизвольное и несвоевременное воспламенения смеси от сильно нагретых деталей двигателя (юбки свечи, кромки поршня, кромки клапана, тлеющего нагара и т.п.).
Причиной появления калильного зажигания может быть: повышенное нагароотложение на днищах поршней несоответствие свечей зажигания данному типу двигателя
На работающем двигателе, при движении поршня к нижней мёртвой точке силы, действующие на поршень, прижимают его к правой стенке цилиндра, а при движении к верхней мёртвой точке, к левой. При переходе поршня через мёртвые точки происходит изменение опоры поршня (перекладка поршня) с одной стенки цилиндра на другую.
Изменение направления действия сил в цилиндре приводит к неравномерному износу цилиндр а (под овал и под конус с образованием износного уступа в верхней части цилиндра).
Давление, создаваемое поршнем в цилиндре в конце такта сжатия называется компрессией .
Величина компрессии зависит от: степени сжатия двигателя состояния деталей цилиндропоршневой группы и клапанов.
Измеряя компрессию в цилиндрах двигателя, мы только косвенно можем судить о степени изношенности соответствующих деталей или об их неисправности.
Это моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала относительно мёртвых точек.
Как видите, существует достаточно много нюансов, из-за которых может происходить износ ЦПГ и снижаться свойства работы камеры сгорания и, значит, свойства двигателя в целом.
Он перестает «работать нормально», как обычно говорят.
О способах проверки износа ЦПГ говорилось уже много, но это не значит, что сказано уже всё и говорить больше не о чем.
Говорить о чем есть.
Например, о «степени сжатия».
Одни говорят, другие повторяют, что «степень сжатия двигателя не меняется на протяжении всей эксплуатации двигателя».
Неправильно . Меняется. Пусть по-разному, больше или меньше, но меняется.
Например, от величины нагара в камере сгорания и на клапанах.
И после пробега автомобиля в сто или двести тысяч километров, после эксплуатации и обслуживании автомобиля «по-русски», степень сжатия будет отличаться от той, которая была вначале, когда автомобиль сошел с конвейера.
И если уж мы заговорили о нагаре, то надо обязательно упомянуть о другой его отрицательной стороне – уменьшении теплоотвода в стенки.
По этой причине температура топливо-воздушной смеси и давление в конце такта сжатия повышается, что может провоцировать возникновение детонации.
Косвенно наличие нагара в камере сгорания можно определить при помощи т.н. «калильного теста».
Это когда отключаем катушку зажигания (и не забываем про обязательные условия безопасного отключения) и запускаем двигатель.
Если завелся или сделал попытки завестись, то можно предположить о наличии нагара в камере сгорания.
Более точную проверку по нагару можно провести при помощи автомобильного эндоскопа, например, такого: http://www.autodata.ru/autodata.ru/endoscope.pdf. Или других, коих существует великое множество.
На этом рынке приборов цена = качеству и возможностям устройства.
Состояние цилиндро-поршневой группы обычно проверяют при помощи компрессометра.
Однако эта проверка является весьма относительной, так как на её показания влияют разного рода причины, например:
— насколько сильно она может «раскрутить» двигатель при проведении теста
— разряженная или «полумертвая» батарея не даст возможность провести тест правильно
Невозможность установления точной причины пониженной или увеличенной компрессии: если компрессию измерить на холодном и горячем двигателе, то её величина будет разной. На «холодном» двигателе – меньше, на «горячем» больше. И причина здесь не только в величине сжатия холодного или горячего воздуха поступающего в цилиндры, а и в клапанах, имеющих разный коэффициент расширения при разных температурах.
Состояние дроссельной заслонки: при открытой или закрытой показания будут разными.
Состояние «обратного» клапана самого компрессометра: если он «пропускает», то показания будут неверными.
Нельзя провести тест, если стартер неисправен или двигатель снят с автомобиля для ремонта.
Нельзя определить состояние деталей группы поршня: поршень, поршневые кольца (компрессионные и масляные), стопорные кольца и заглушки. Эти детали определяют герметичность рабочей полости.
Кроме того, неточные показания компрессометра могут быть вызваны не только износом гильз цилиндров, поршней, компрессионных колец, но и другими причинами:
нарушение тепловых зазоров в клапанном механизме износ направляющих втулок клапанов
прогорание клапана или поршня негерметичность впускных и выпускных клапанов дефекты прокладки ГБЦ закоксовывание поршневых колец или их физическое разрушение
И не стоит забывать, что при проведении теста при помощи компрессометра, надо опираться не на «количественные» показания прибора ( цифры на шкале ), а обращать внимание на разность показаний между цилиндрами и выводы делать только из этих данных.
Что бы избежать таких погрешностей измерения и более точно определить состояние цилиндро-поршневой группы, применяется пневмотестер – « индикатор утечек в надпоршневом пространстве » .
 |  |
Надо сразу отметить, что пневмотестер не заменяет компрессометр , это совершенно другой прибор с другими целями и задачами.
Устройство и принцип работы замечательно простой:
два манометра соединенных между собой через каллибровочное отверстие (стрелка на фото вверху) регулятор давления на входе соединительные шланги
При проведении измерений надо обращать внимание на инструкцию в прибору: каждый производитель делает свое каллибровочное отверстие и полученные данные необходимо интерпретировать через инструкцию к устройству.
Далее и обязательно:
прогреваем двигатель до рабочей температуры фиксируем коленчатый вал от проворачивания выставляем поршень проверяемого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия
Если показания двух манометров одинаковые – утечек нет.
Если разные – есть.
По разности давлений (показаний прибора), можно судить о состоянии ЦПГ.
Можно косвенно определить состояние ЦПГ по звуку, назовем это — «по шипению», что будет означать утечку в том или ином месте, к примеру, если мы слышим звук из: клапанной крышки: неплотное прилегание поршневых колец, прорыв газов в картер выхлопной трубы: негерметичность выпускного клапана пузыри в расширительном бачке охлаждающей жидкости: прокладка ГБЦ перетекание воздуха в соседний цилиндр – прокладка между цилиндрами
Вот так или приблизительно так звучал ответ на вопрос по износу ЦПГ и способах его проверки на курсах обучения автомобильной Диагностике преподавателем Козырой Андреем Николаевичем .
Информационный отдел компании BrainStorm
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Износ — цилиндровая втулка
Износы цилиндровых втулок и поршневых колец цилиндров при смазке их маслом М-16 Е и Мобильгард 593 были примерно равными. [2]
Неравномерность износа цилиндровой втулки объясняется, в частности, следующим образом: бочкообразность — неполным прохождением длины втулки всей длиной поршня и неравномерной скоростью поршня; односторонняя овальность — придонным перемещением абразивных частиц и односторонним нагружением крейцкопфа насоса; соответствие областей и градиентов промывов и рисок с односторонним износом — закономерностью изнашивания цилиндропоршневой пары; радиальное противостояние рисок и промывов на втулке и поршне — возвратно-поступательным характером перемещения поршня; превышение глубины промыва поршня над глубиной промыва втулки — различным сопротивлением резины и закаленной стали режущему действию скользящей гидроабразивной струи. Если местное расположение промывов вызвано односторонним износом втулки, то дискретный характер из существования следует связывать с образованием глубоких абразивных рисок в ее нижней части. [3]
Выполненные замеры износов цилиндровых втулок и поршней методом микрометража и колец методом взвешивания показали, что средний из нос на 1000 ч наработки двигателя составил по ГМК с обычной системой открытого водяного охлаждения 0 048 мм по силовому цилиндру, а для ГМК с системой ВТО атмосферного давления по цилиндру — 0 020 мм и по поршню — 0 056 мм. [4]
Величину и характер износа цилиндровой втулки определяют путем измерения индикаторным нутрометром по схеме, показанной на рис. 3.51. Как правило, поясы измерения располагают в зоне контакта первых двух компрессионных колец с втулкой при положении поршней в в. На этом же рисунке приведены фактические износ-ные характеристики цилиндровых втулок, отнесенные к 10 км пробега тепловоза. Как видно, максимальный износ втулок наблюдается в зоне их контакта с двумя верхними компрессионными кольцами при положении поршней в в. [6]
Из данных таблицы видно, что износ цилиндровых втулок возрастает с увеличением содержания в топливе серы и с утяжелением топлива. [7]
Наиболее частыми причинами снижения производительности насоса являются износ цилиндровых втулок с поршнями или нарушение плотности между тарелками клапанов и седлами. [8]
По результатам испытаний видно, что повысить качество масел до уровня лучших эталонных образцов можно: снизив износ цилиндровых втулок , колец, подшипников на 30 — 70 %; повысив срок службы дизелей до первой переборки и общий срок службы на 50 %; увеличив срок службы масел в 2 — 3 раза при соответствующем сокращении его расхода. [9]
Эти методы были проверены и сравнивались с другими классическими методами, использованными для измерения износа, особенно при исследовании износа цилиндровых втулок непосредственно на двигателе [32], причем были получены удовлетворительные результаты. [10]
Мощный судовой 6-цилиндровый двигатель шведской фирмы Гетаверкен при работе на топливе, содержащем 0 2 — 0 3 % серы, имел износ цилиндровых втулок 0 13 мм на каждые 1000 ч работы. [11]
Предельные состояния возникают в случаях: неустранимого нарушения требований безопасности ( число оборванных проволок на шаге свивки талевого каната достигает норм браковки); неустранимого превышения заданных параметров ( износ канавки канатных шкивов превышает допустимые нормы); неустранимого снижения эффективности эксплуатации ( в результате износа цилиндровых втулок и поршней бурового насоса подача оказывается недостаточной из-за утечек); при необходимости проведения текущего либо капитального ремонта. Из приведенных примеров следует, что переход объекта в предельное состояние влечет за собой временное или окончательное прекращение применения объекта по назначению. [12]
Лабораторными исследованиями на двигателе типа К-558 и продолжительными опытами в эксплуатационных условиях на теплоходе с дизелем типа 6L 275 В при испарительном охлаждении воздуха получены следующие основные результаты: при относительном расходе воды на испарительное охлаждение воздуха GW / GA 0 9 — 1 1 % износ деталей цилиндро-поршневой группы снизился на 10 — 15 %, а скорость старения картерного масла оставалась примерно такой же, как и в случае работы дизеля без впрыска воды; при относительном расходе воды на испарительное охлаждение, равном 2 %, износ цилиндровых втулок увеличился на 12 — 15 %, а скорость старения масла возросла на 5 — 7 %, хотя воды в масле в обоих случаях испытаний не обнаружено. [13]
Так, износ цилиндровых втулок двигателей , приработанных на маслах с присадкой серы и установленных на теплоходах Керчь и Псков, за навигацию составлял 0 31 — 0 50 мм. [14]
Особо следует отметить, что резиновые кольца, образованные внутри пластмассовых и связанные с поршневыми манжетами, способны передавать импульс давления от перекачиваемой жидкости через резину пластмассовым кольцам и вызывать их радиальную деформацию. При этом пластмассовые кольца уменьшают величину уплотняемого зазора, а по мере износа цилиндровой втулки стремятся компенсировать его изменение. В результате пластмассовые кольца исключают выдавливание резины манжет в уплотняемый зазор и позволяют повысить долговечность ЦПП. [15]
