Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 6
1.1 Анализ конструкций блоков цилиндров современных двигателей внутреннего сгорания 6
1.2 Анализ причин отказов цилиндропоршневой группы и повреждений деталей 15
1.3 Анализ способов восстановления цилиндров двигателей внутреннего сгорания 19
1.4 Выводы. Цель и задачи исследования 32
2 Расчетно-теоретическое обоснование технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» 34
2.1 Анализ влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи 34
2.2 Анализ влияния конструктивно-технологических параметров блоков цилиндров на монтажные деформации цилиндров 47
2.3 Выводы 60
3 Методика исследования 61
3.1 Общая методика исследования 61
3.2 Методика исследования дефектов цилиндров 61
3.3 Методика исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи 65
3.4 Методика исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на монтажные деформации цилиндров 72
3.5 Методика обработки экспериментальных данных 78
4 Результаты исследований 81
4.1 Результаты исследования дефектов цилиндров 81
4.2 Результаты исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи 87
4.3 Результаты исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на монтажные деформации цилиндров 92
4.4 Выводы 101
5 Рекомендации и экономическая эффективность 103
5.1 Рекомендации 103
5.2 Расчет экономической эффективности технологии восстановления блоков цилиндров из алюминиевых сплавов постановкой ремонтных чугунных гильз... 104
Общие выводы 106
Список литературы 108
Приложения 118
- Анализ способов восстановления цилиндров двигателей внутреннего сгорания
- Методика исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи
- Результаты исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи
- Результаты исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на монтажные деформации цилиндров
Введение к работе
Актуальность темы. Автомобильная техника находит широкое применение в различных отраслях производства. В сельском хозяйстве автомобили используются на транспортных работах. Для надежного выполнения своих функций автомобильная техника должна поддерживаться в работоспособном состоянии за счет своевременного проведения ее технического обслуживания и ремонта.
В последнее время на автомобили малой грузоподъемности отечественного и зарубежного производства все чаше устанавливаются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), блоки цилиндров которых изготовлены из алюминиевых сплавов. Для одних моделей двигателей производителями предусмотрена возможность восстановления изношенных поверхностей цилиндров, для других нет. Ремонт блоков цилиндров позволяет не только восстанавливать работоспособность ДВС, но и использовать их остаточный ресурс. В результате обеспечивается экономия материальных, энергетических и трудовых затрат.
Технология восстановления блоков цилиндров из алюминиевых сплавов постановкой ремонтных чугунных гильз все чаще применяется в ремонтной практике, но ее широкое распространение сдерживается отсутствием обоснованных рекомендаций по выбору значений технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров».
Цель исследования. Совершенствование технологии восстановления блоков цилиндров из алюминиевых сплавов постановкой ремонтных чугунных гильз.
Объект исследования. Блоки цилиндров автомобильных двигателей рабочим объемом 1,5-2,9 л, изготовленные из алюминиевых сплавов.
Предмет исследования. Техническое состояние цилиндров, условия теплопередачи соединения «гильза-блок цилиндров», монтажные деформации цилиндров.
Методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с использованием известных и отработанных методов, современных контрольно-измерительных приборов, теории планирования эксперимента, теории вероятности и математической статистики, с учетом действующих стандартов.
Научная новизна:
- определена связь между конструктивными особенностями блоков цилиндров и
характером повреждений цилиндров;
- определены характер и степень влияния технологических параметров
соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи соединения и
монтажные деформации цилиндров;
- разработана математическая модель, описывающая влияние величины натяга в
соединении, шероховатости и толщины стенки гильзы на условия
теплопередачи соединения.
Практическая значимость работы заключается в рекомендациях ремонтному производству по выбору значений технологических параметров
соединения «гильза-блок цилиндров» при восстановлении блоков цилиндров из алюминиевых сплавов постановкой ремонтных чугунных гильз.
Реализация результатов исследования. Результаты работы внедрены в Научно-исследовательской лаборатории надежности восстановленных деталей ФГБОУ ВПО СПбГАУ.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на ежегодных научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО СПбГАУ, в 2009-2011 гг., на международной научно-технической конференции «Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей» ГНУ ГОСНИТИ 2010 года.
Публикации. Основные положения работы изложены в 4 научных статьях, в изданиях рекомендованных ВАК РФ.
На защиту выносятся:
результаты исследования дефектов цилиндров блоков современных ДВС;
результаты исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи;
математическая модель, описывающая влияние технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи;
результаты исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на монтажные деформации цилиндров.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 141 странице машинописного текста и содержит 51 рисунок, 6 таблиц, список литературы из 102 источников и 29 приложений.
Анализ способов восстановления цилиндров двигателей внутреннего сгорания
Разработке и совершенствованию способов восстановления цилиндров две посвящены работы Е.Л. Воловика, А.А. Зуева, И.М. Зейналова, А.Ю. Костюкова, А.Э. Хрулева, В.И. Черноиванова, Р.У. Шахмаметова, О.Г. Ширая, М.И. Юдина и многих других авторов. Известные способы восстановления изношенных цилиндров ДВС можно условно подразделить на три группы (рис. 1.5):
- способы, в основе которых лежит использование конструктивного запаса прочности деталей;
- способы, основанные на применении дополнительных ремонтных деталей;
- способы, предусматривающие нанесение на поверхность цилиндров металлопокрытий.
Вследствие конструктивных особенностей блоков цилиндров ДВС эти способы разрабатывались преимущественно для восстановления гильз цилиндров «мокрого» типа. Тем не менее, некоторые из способов, ввиду своих технологических возможностей могут применяться и, как показывает практика, применяются при восстановлении монолитных блоков цилиндров.
Рассмотрим технологические особенности, преимущества и недостатки наиболее распространенных способов восстановления изношенных цилиндров ДВС.
Способ восстановления цилиндров термопластическим деформированием (ТПД) разработан для восстановления гильз цилиндров «мокрого» типа [12; 37; 44; 95]. Суть способа ТПД заключается в усадке гильз с уменьшением внутреннего диаметра за счет структурных превращений в материале гильзы. Различают ТПД в жесткой охлаждаемой матрице и без нее [37; 44; 95]. При ТПД в жесткой охлаждаемой матрице гильза свободно расширяется при нагревании до контакта с матрицей. При дальнейшем нагревании матрица препятствует свободному расширению гильзы, что приводит к ее пластической деформации. Величина остаточной деформации гильз компенсирует их износ и коробление. При ТПД без матрицы усадка гильз достигается за счет действия непрерывно-последовательного быстрого нагрева и охлаждения гильзы в результате действия высокого подвижного градиента температуры. После усадки гильз производится обработка их внутреннего диаметра в номинальный или ремонтный размер.
Преимуществами способа ТПД является его относительная простота, сохранение исходных триботехнических характеристик сопряжения «цилиндр - поршневое кольцо», малый припуск на окончательную механическую обработку, высокая производительность и экологичность. Недостатками данного способа являются высокое термическое воздействие на материал гильз, сложность прогнозирования получаемых размеров гильз после восстановления, неравномерность деформации по длине гильз. возникновение высоких напряжений в материале гильз и, как следствие, возможность появления микротрещин. Также существенным недостатком способа ТПД является необходимость восстановления наружных посадочных поясков гильз, диаметры которых уменьшаются при их усадке. В силу своих технологических особенностей этот способ не может быть использован для восстановления блоков цилиндров.
Способ восстановления цилиндров центробежной индукционной наплавкой [12; 85; 86] также позволяет восстанавливать только гильзы цилиндров «мокрого» типа. Суть способа заключается в наплавке износостойкого материала, помещенного во вращающуюся гильзу. В качестве наплавляемого материала используют смеси металлических порошков ПГ-ХН80СР4 с флюсами. Нагрев гильзы вместе с наплавляемым материалом осуществляется индуктором. Состав порошка и флюса определяет свойства наплавленного материала. Микроструктура наплавленного слоя состоит из твердого расплава на основе никеля, сложной эвтектики, карбидов и боридов хрома. Твердость наплавленного слоя составляет HRC 55 58.
Преимуществами способа восстановления цилиндров центробежной индукционной наплавкой являются высокая износостойкость покрытий и возможность восстанавливать гильзы цилиндров с большими износами в номинальный размер. Существенными недостатками данного способа являются возникающие в материале гильз большие остаточные напряжения из-за действия высоких температур (до 1050 С), значительные деформации восстановленных гильз, сложность окончательной механической обработки, высокая стоимость используемых материалов и всей технологии.
В основе способа восстановления цилиндров железнением лежит процесс электролитического осаждения железа из водных растворов его солей на восстанавливаемую поверхность цилиндра [12; 94]. Железо осаждается на катоде, в качестве анода используют прутки или полосы малоуглеродистой стали. Структура покрытия представляет собой зерна. вытянутые по направлению к покрываемой поверхности. Процесс железнения цилиндра включает в себя предварительную механическую обработку до выведения следов износа, обезжиривание, промывку в горячей и холодной воде, анодную обработку (травление), промывку в холодной воде, электролитическое осаждение железа на восстанавливаемую поверхность цилиндра, промывку в горячей воде, нейтрализацию, окончательную механическую обработку [12; 94], Процесс железнения производят в гальванических ваннах, при этом поверхности детали, не подлежащие восстановлению, необходимо изолировать. В случае восстановления цилиндров, расположенных в блоке (большинство современных ДВС), используют вневанный способ [94], при котором в зоне нанесения покрытия (в цилиндре) создается местная ванна, в которой располагают анод и электролит. Вся остальная технология вневанного способа железнения соответствует традиционному ванному способу. В состав электролитов при железнении входят водные растворы двухлористого железа (FeCl2-4H20) и хлористого марганца (МпС12 Н20), соляная кислота (НС1) и ряд других компонентов, в зависимости от требуемых свойств покрытия. Скорость осаждения железа составляет 0,15+0,30 мм/ч, температура электролита 65 80 С [12; 94],
Преимуществами способа восстановления цилиндров железнением является возможность восстановления цилиндров разных типоразмеров в номинальный размер, возможность восстановления цилиндров с различной величиной износа (толщина покрытия может составлять 0,01 1,50 мм на сторону). Недостатками данного способа являются сложность и высокая трудоемкость процесса, низкая износостойкость покрытия, сложность окончательной механической обработки.
При восстановлении цилиндров проточным хромированием хром осаждается на поверхности цилиндра (катоде) из электролита [12]. В качестве анода используют стержни из сплава свинца, олова и сурьмы (85, 10, 5 % соответственно). Процесс хромирования цилиндра включает в себя предварительную механическую обработку (растачивание и хонингование до Ra 0,32 мкм), обезжиривание и промывку в горячей и холодной воде, химическое травление, промывку в горячей и холодной воде, декапирование в рабочем электролите, хромирование, промывку в горячей и холодной воде, обезводороживание (при температуре 150-200 С), окончательную механическую обработку (хонингование до Ra 0,32 мкм). При проточном хромировании используется холодный (18-25С) саморегулирующийся электролит следующего состава: хромовый ангидрид (СЮ3), углекислый кальций (СаСОз), сернокислый кобальт (CoS04-7Н20). Скорость протекания электролита 1,0 1,2 м/с. При проточном хромировании электролит под определенным давлением подается в межэлектродное пространство через распределенные по высоте отверстия в трубках анода. Под действием избыточного давления отработанный электролит удаляется из зоны электролиза совместно с газообразными продуктами реакций во внутреннюю полость анода. Толщина наносимого слоя хрома составляет 0,05-0,25 мм, твердость HRC 66-70 [12].
Преимуществами способа восстановления цилиндров проточным хромированием является высокая твердость и износостойкость покрытия, высокая равномерность покрытия (разнотолщинность 0,02 мм), минимум окончательной механической обработки (только хонингование). Недостатками данного способа являются низкая производительность и высокая трудоемкость процесса, недостаточная смачиваемость и прирабатываемость покрытия, возможность восстанавливать цилиндры только с незначительной величиной износа.
Несмотря на имеющиеся в литературе рекомендации, способы электролитического железнения и хромирования, вследствие их экологической опасности, высокой стоимости и трудности реализации процесса при восстановлении цилиндров монолитных блоков, на практике распространения не получили. В работах [13; 28; 41; 55; 76; 77] для восстановления рабочих поверхностей гильз цилиндров «мокрого» типа предлагается использовать электроконтактную приварку стальной ленты. В качестве присадочного материала применяется лента из стали 65Г, ЗОХГСА, 40Х, 20Х толщиной 0,6+2,0 мм. Процесс восстановления включает предварительную механическую обработку (растачивание) восстанавливаемой поверхности цилиндра, нарезку ленты в размер, электроконтактную приварку ленты в цилиндр, предварительную (растачивание) и окончательную (хонингование) механическую обработку поверхности цилиндра в номинальный размер.
Методика исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи
Настоящей методикой предусматривается исследование влияния величины натяга в соединении «гильза-блок цилиндров», шероховатости и толщины стенки гильзы на условия теплопередачи.
Условия теплопередачи в соединении «гильза-блок цилиндров» оценивались тепловой проводимостью. В основе данной методики лежит метод экспериментального определения тепловой проводимости контакта при нестационарном тепловом режиме [14; 27; 56; 92; 93]. Суть данного метода заключается в динамическом нагреве одной из контактирующих деталей и оценке скорости изменения температуры (скорости нагрева —) второй контактирующей детали. В данном исследовании не стояла задача определения величины непосредственно самой тепловой проводимости контакта ак. С точки зрения работоспособности ЦПГ ДВС наибольшее значение представляют условия отвода тепла из цилиндра в систему охлаждения двигателя, то есть тепловая проводимость всего соединения «гильза-блок цилиндров» в целом -выражение (2.1), а не только тепловая проводимость контакта. По этой причине в настоящем исследовании оценивалась скорость изменения температуры - VHarp одной из контактирующих деталей - блока, при нагреве другой контактирующей детали - гильзы.
В качестве модели соединения «гильза-блок цилиндров» были использованы специально разработанные составные биметаллические втулки. Материал внутренней втулки (гильзы) - специальный серый чугун легированный Si, Mn, Cr, N1, Си, применяемый для изготовления гильз цилиндров в ремонтном производстве [47; 82]. Материал наружной втулки (блока цилиндров) - алюминиево-кремниевый сплав AlSi9Cu3, сходный по характеристикам со сплавами, применяемыми для изготовления блоков цилиндров [61; 99].
Выбор геометрических параметров образцов был произведен на основании анализа реальных соединений «гильза-блок цилиндров» современных автомобильных ДВС. Так, чаще всего, номинальный диаметр соединения лежит в пределах 80 90 мм, суммарная толщина стенки цилиндра составляет 6 -10 мм. В результате были выбраны средние значения геометрических параметров: номинальный диаметр соединения dHC=85,0 мм, суммарная толщина стенки образца В=8,0 мм.
Суммарная толщина стенки всех образцов оставалась постоянной. Изменение толщины стенки гильзы (за счет изменения ее внутреннего диаметра ё) компенсировалось изменением наружного диаметра втулки В.
Длина образцов была выбрана в соответствии с глубиной рубашки охлаждения современных автомобильных ДВС [61; 81], а также исходя из возможности корректно провести измерения параметров соединения и технологических возможностей изготовления деталей. В результате длина образцов составила 40 мм. Общий вид и основные размеры образцов представлены на рис. 3.4.
Образцы изготавливались в НИЛ ТКМ и НИЛ Надежности восстановленных деталей СПбГАУ по единой технологии на оборудовании и режимах, соответствующих реальному ремонтному производству, чем обеспечивалось соответствие образцов реальным деталям. Отклонения размеров и формы посадочных поверхностей гильзы и втулки обеспечивались 0,02 мм. Шероховатость сопрягаемых поверхностей гильз и втулок составляла: для шлифованных гильз 0,20 Ra 0,32 мкм, для точеных гильз 2,5 Ra 3,2 мкм, для втулок из алюминиевого сплава обработанных чистовым растачиванием 1,7 Ra 2,1 мкм.
Контроль величины натяга в соединении осуществлялся путем измерения размеров сопрягаемых поверхностей гильз и втулок соответственно: микрометром МК-100 ГОСТ 6507-90 и индикаторным нутромером повышенной точности ЫИ-100 0,002 ГОСТ 9244-75 (DIN 878). Шероховатость сопрягаемых поверхностей Ra измерялась профилометром Mitutoyo SJ-301 по ГОСТ 2789-73 на базовой длине 1 = 0,80 мм (рис. 3.5).
Гильзы устанавливались во втулки с различными натягами. Для предупреждения изменения параметров шероховатости сопрягаемых поверхностей и величины натяга в соединении, была применена поперечная сборка с нагревом алюминиевой втулки в муфельной печи до 150 С и охлаждением чугунной гильзы аэрозольным охладителем до -50 С. Сборка образцов осуществлялась с применением специально разработанной направляющей оснастки (рис. 3.6). Собранные образцы приклеивались на основания с низкой теплопроводностью силиконовым герметиком.
Для оценки характера и степени влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи была разработана экспериментальная установка, схема которой приведена на рис. 3.7.
Температура образцов измерялась хромель-копелевыми термопарами (ТХК) с открытым спаем, заделанными непосредственно в образец, в трех точках снаружи и одной точке внутри образца. Схема закрепления термопар приведена на рис. 3.8.
Нагрев образцов осуществлялся путем заполнения их внутреннего объема теплоносителем. Для уменьшения влияния внешних факторов опыты проводились при одинаковых условиях: температура воздуха 20±1,5 С, температура теплоносителя 99- 100 С, объем теплоносителя 200 мл. В качестве теплоносителя исполъзовалась техническая вода.
Регистрация процесса нагрева осуществлялась с помощью прибора «Овен» МВА-В (Кл.0,25), который представляет собой восьмиканальный аналого-цифровой преобразователь. Запись процесса и предварительная обработка опытных данных производилась с помощью компьютерной программы Owen Process Manager.
Для решения поставленной задачи было применено планирование эксперимента, выбран план полно-факторного эксперимента 2 и соответствующая ему матрица планирования [16; 24; 25; 62; 63; 70] (табл. 3.1). В качестве функции отклика (Y) была выбрана скорость нагрева внешней стенки образца VHarp.
Результаты исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи
Для определения границ варьирования факторов проводились поисковые эксперименты. По результатам поисковых экспериментов установлено, что при изменении величины натяга в соединении в диапазоне 0 П 0,04 мм, средние значения скорости нагрева образцов практически не меняются, однако дисперсии опытов существенно отличаются (табл. 4.1).
При величине натяга в соединении N 0,02 мм наблюдается большое рассеяние результатов экспериментов, опыты проходят нестабильно. Это связано с недостаточными контактными давлениями в соединении при малых значениях натягов и возможными местными неприлеганиями гильзы к втулке в отдельных местах. При натяге в соединении N 0,04 мм наблюдается хорошая воспроизводимость экспериментов и увеличение скорости нагрева образцов с ростом натяга. В дальнейших исследованиях минимальное значение натяга в соединении обеспечивалось на уровне N = 0,040±0,005 мм.
В ходе поисковых экспериментов было установлено также, что процесс нагрева образцов проходит неравномерно и скорость нагрева на разных участках процесса существенно отличается. Анализ изменения скорости нагрева образцов (рис. 4.8) показал, что на начальном этапе процесса (1-я-2-я секунды) скорость нагрева незначительна. Это связано с инерционностью измерительной системы и незначительными отличиями в скорости заполнения теплоносителем внутреннего объема образцов.
Наибольшая скорость нагрева образцов, во всех проведенных экспериментах, наблюдалась на участке с 3-й по 5-ю секунду процесса нагрева. На этом участке процесса нагрева теплопроводные свойства образцов наиболее различимы. В дальнейших исследованиях скорость нагрева образцов определялась именно на этом участке.
Определение характера и степени влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на скорость нагрева производилось путем реализации спланированного многофакторного эксперимента. Результаты опытов представлены в табл. 4.2.
Оценка дисперсий опытов по О-критерию Кохрена показала, что дисперсии однородны и функция отклика (У) подчиняется нормальному закону.
По результатам опытных данных были рассчитаны коэффициенты математической модели. Математическая модель, описывающая влияние величины натяга в соединении, шероховатости и толщины стенки гильзы на скорость нагрева образцов имеет вид: У = 5,116 + 0,162 XI - 0,0505 Хз- 0,214 Хз+ 0,0195 Х1Х2+ 0,083 Х1Х3 - 0,0315 Х2Х3.
Оценка значимости коэффициентов модели по 1-критерию Стьюдента показала, что значимы все факторы и одно взаимодействие ХjX3. Физический смысл взаимодействия натяга и толщины стенки гильзы заключается в их совместном влияние на контактное давление в соединении, которое в свою очередь влияет на тепловую проводимость контакта и скорость нагрева. Не значимость взаимодействий ХiX2 и Х2Х3 объясняется отсутствием связи между натягом и шероховатостью, а также толщиной стенки гильзы и шероховатостью. Окончательный вид модели: Y = 5,116 + о,162 Xi - 0,0505 Х2- 0,214 Х3+ 0,083 Х з.
Оценка адекватности модели по коэффициенту множественной корреляции R2 и F-критерию Фишера показывает, что модель соответствует опытным данным с вероятностью 98,5 %. Высокая адекватность полученной модели позволила не переходить к нелинейной модели второй степени.
Характер и степень влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на скорость нагрева представлены в виде поверхностей отклика (рис. 4.9 - 4.11).
Анализ результатов исследования показывает, что наибольшее влияние на скорость нагрева и, соответственно, тепловую проводимость соединения «гильза-блок цилиндров» оказывает толщина стенки гильзы. Уменьшение толщины стенки гильзы от 2,5 до 1,5 мм приводит к увеличению тепловой проводимости соединения до 13 %. Наибольшее влияние толщины стенки гильзы на тепловую проводимость соединения наблюдается при минимальных значениях натяга.
Изменение величины натяга от 0,04 до 0,12 мм (что соответствует диапазону 0,00045-0,0014 dH.с.) приводит к увеличению тепловой проводимости соединения до 10,5 %. Наибольшее влияние величины натяга на тепловую проводимость соединения наблюдается при максимальной толщине стенки гильзы.
Уменьшение шероховатости гильзы Ra от 3,2 до 0,2 мкм приводит к увеличению тепловой проводимости соединении до 3,5 %.
Полученные результаты согласуются с теоретическими предпосылками о характере влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на условия теплопередачи, рассмотренными в разделе 2.1.
Результаты исследования влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на монтажные деформации цилиндров
Для оценки влияния технологии восстановления блоков цилиндров, из алюминиевых сплавов постановкой ремонтных чугунных гильз на величину и характер монтажных деформаций цилиндров, на первом этапе, было проведено исследование монтажных деформаций цилиндров блоков серийного исполнения. Результаты исследования представлены на рис. 4.12.
Анализ результатов исследования показывает, что наибольшие монтажные деформации цилиндров блоков серийного исполнения наблюдаются в плоскости качания шатуна (А-А), на расстоянии 10 мм от верхней плоскости блока и составляют 21 мкм. Наименьшие монтажные деформации цилиндров наблюдаются в направление оси коленчатого вала (Б-Б). Отклонения размеров цилиндров по всей длине здесь не превышают 6 мкм. В направлениях В-В и Г-Г наибольшие монтажные деформации цилиндров наблюдаются в средней части цилиндра, на расстоянии 50 мм от верхней плоскости блока, где наблюдается уменьшение размеров цилиндров до 16 мкм.
Распределения деформаций цилиндров в диаметральных сечениях на расстояниях 10 и 50 мм от верхней плоскости блока представлены на рис. 4.13. При построении данных диаграмм было принято допущение о равномерном распределении отклонений размеров относительно оси цилиндра. Отклонения размеров цилиндров (А) указаны в микрометрах.
Как видно из диаграмм, монтажные деформации цилиндров имеют неравномерный характер. Так в верхней части цилиндра (на расстоянии 10 мм от верхней плоскости блока) наблюдается преимущественное увеличение его размера, в то время как в средней части цилиндра (на расстоянии 50 мм от верхней плоскости блока) - уменьшение. Причем на обоих уровнях величина монтажных деформаций цилиндров превышает допустимое значение ±6 мкм [61].
Расположение минимальных монтажных деформаций цилиндров в направлении оси коленчатого вала (Б-Б) объясняется наибольшей жесткостью цилиндров в этом направлении. Наличие существенных монтажных деформаций в средней части цилиндров можно объяснить их связью с внешними стенками блока в этой зоне. Напряжения, возникающие в блоке при затяжке болтов крепления ГБЦ, передаются через стенки блока и приводят к появлению деформаций цилиндров.
Полученные результаты согласуются с расчетно-теоретическими предпосылками, рассмотренными в разделе 2.2.
Предварительными исследованиями влияния технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на монтажные деформации цилиндров установлено, что выступание бурта гильзы над плоскостью блока приводит к существенному изменению величины и характера монтажных деформаций цилиндров. Так, при отсутствии выступания гильзы над плоскостью блока, максимальные отклонения размеров цилиндров составляют 16 мкм, овальность цилиндров 17 мкм. При выступании гильзы над плоскостью блока 8=0,04 мм максимальные отклонения размеров цилиндров возрастают до 22 мкм, а овальность цилиндров до 30 мкм (рис. 4.14).
Увеличение монтажных деформаций цилиндров с ростом выступания гильзы над плоскостью блока объясняется локальным увеличением контактного давления вокруг цилиндров. Это приводит к избыточным деформациям прокладки ГБЦ, поверхностей прилегания блока и ГБЦ, в результате чего происходит увеличение монтажных деформаций цилиндров. Поэтому в дальнейших исследованиях положение бурта гильзы обеспечивалось «заподлицо» с поверхностью блока цилиндров (8=0 мм).
Исследования монтажных деформаций цилиндров с установленными ремонтными гильзами показали, что наибольшие деформации цилиндров наблюдаются на тех же уровнях, что и у блоков цилиндров серийного исполнения: на расстоянии 10 и 50 мм от верхней плоскости блока.
Результаты исследования влияние технологических параметров соединения «гильза-блок цилиндров» на монтажные деформации цилиндров, на этих уровнях, представлены на рис. 4.15 - 4.23.
Анализ результатов исследования показывает, что изменение величины натяга в соединении от 0,04 до 0,12 мм (что соответствует 0,00045 0,0014 dH.c.), вне зависимости от толщины стенки гильзы, не оказывает значимого влияния на величину и характер монтажных деформаций цилиндров.
Изменение толщины стенки гильзы от 1,5 до 2,5 мм приводит к незначительному снижению монтажных деформаций цилиндров. Так в направлении А-А, на расстоянии 10 мм от верхней плоскости блока, величина деформации снижается от 20 до 17 мкм. На расстоянии 50 мм от верхней плоскости блока изменение толщины стенки гильзы не приводит к изменениям характера и величины монтажных деформаций цилиндров.
