1. Цилиндровая втулка двигателя внутреннего сгорания
Цилиндровая втулка любого двигателя внутреннего сгорания предназначена в первую очередь для создания камеры сгорания и направления движения поршня. Конструкция цилиндровых втулок разнообразна и зависит от типа дизеля и его назначения. Дизель может быть двух, или четырехтактным, с V - образным или встречным расположением поршней. Основная часть цилиндровых втулок дизелей выполнена из лигированного чугуна с антифрикционными (понижающими трение) присадками, к которым относятся хром, молибден, никель.
В камеру сгорания форсункой подается дизельное топливо, распыленное в туманообразном состоянии. Сдавливаемая надвигающимися поршнями смесь воспламеняется, превращаясь в расширяющиеся газы, которые заставляют шатунно-поршневую группу выполнять полезную работу.
Особое внимание уделяется герметичности камеры сгорания, которую обеспечивают компрессионные кольца поршня. Если газы прорвутся между поршнем и стенками цилиндра, мощность ДВС значительно уменьшится, а с изношенной цилиндропоршневой группой наступит момент, когда двигатель просто перестанет заводиться. Поэтому еще одной задачей является сведение трения поршня о стенки цилиндра к минимуму.
Внутреннюю поверхность цилиндровой втулки стремятся выполнить гладкой, близкой к идеальной. Для этого ее сначала шлифуют, а потом чистоту поверхности зеркала (внутренняя рабочая поверхность втулки) доводят хонингованием (обработка абразивными брусками разной зернистости в три этапа). И в заключении внутреннюю поверхность втулки фосфатируют (процесс получения на поверхности зеркала изолирующего слоя фосфатов марганца и железа). Такая поверхность хорошо удерживает смазку.
2. Цилиндровая втулка дизеля 16ЧН26/26 (5Д49).
Дизель 16ЧН26/26 V - образный. Верхняя часть цилиндровой втулки закрыта массивной цилиндровой крышкой, выполненной из чугуна, масса которой составляет приблизительно 116 кг. Камера сгорания будет образована крышкой цилиндра, стенками цилиндровой втулки и головкой поршня.
Команда коломенских конструкторов при проектировании дизеля 16ЧН26/26 внедрила массу смелых, оригинальных инженерных решений, позволивших тепловозам 2ТЭ116 и ТЭП70 практически вытеснить тепловозы с прожорливыми, морально устаревшими двухтактными дизелями. Одним из таких решений является изготовление цилиндровой втулки подвесного типа. Благодаря верхнему и нижнему опорным поясам втулка "зависает" в блоке дизеля. Лишенная опоры снизу, втулка и ее газовый стык с крышкой цилиндра на порядок меньше испытывают давление расширяющихся газов, чем ее коллеги в других дизелях.
Другой отличительной особенностью такого гениального инженерного решения является то, что сборку цилиндрового комплекта (цилиндровая крышка* с цилиндровой втулкой в сборе) можно осуществлять и проверять качество сборки вне блока дизеля, что положительно скажется, как на качестве сборки, так и на сокращении времени ремонта.
Цилиндровая втулка работает в тяжелых условиях: давление и высокая температура газов, усилия затяжки шпилек, удерживающих цилиндровую крышку*, температурные деформации при запуске и остановке, боковое давление поршня (не забываем что дизель V - образный), коррозионное и кавитационное (разрушающее действие лопающихся пузырьков на поверхность металла) воздействия охлаждающей воды на стенки цилиндра - все эти факторы предъявляют особые требования к выбору материала из которого изготавливается цилиндровая втулка. Самым оптимальным является хромомолибденовый чугун, обладающий высокой износостойкостью и антифрикционными свойствами. Рабочая поверхность втулки хонингуется и фосфатируется. Внутренний диаметр цилиндровой втулки составляет 260 мм.
Для нормальной работы цилиндропоршневой группы необходимо, чтобы стенки цилиндровой втулки не нагревались выше 180 градусов, для чего на втулку напрессовывается стальная рубашка, образующая полость по которой циркулирует вода, подаваемая через отверстие в блоке дизеля. Вода охладив стенки цилиндровой втулки устремляется в цилиндровую крышку через 12 переточных втулок, установленных в торце цилиндровой втулки. Каждая переточная втулка вставляется в отверстие до упора в бурт. Со стороны цилиндровой втулки под бурт ставится уплотнительное кольцо из паронита, а со стороны цилиндровой крышки - резиновое. Втулки покрыты теплоизолирующим материалом.
Цилиндровая крышка крепится к верхнему торцу цилиндровой втулки посредством шести мощных шпилек. Стык между торцом втулки и цилиндровой крышки уплотняется стальным кольцом, на поверхность которого гальваническим методом нанесен слой меди толщиной 0.04 мм.
Рубашка, напрессованная на цилиндровую втулку уплотняется резиновыми кольцами. Оригинальная конструкция втулки исключает контакт верхних уплотнительных резиновых колец с раскаленными стенками, их разделяет водяная полость. Два резиновых кольца уплотняют водяную полость рубашки между втулкой и блоком, два резиновых кольца - между рубашкой и блоком и два резиновых кольца - между втулкой и рубашкой.
В нижней части втулки имеются два отверстия для установки приспособления, которое не дает упасть поршню с шатуном при демонтаже цилиндрового комплекта из блока дизеля. Еще одно отверстие ниже необходимо для установки болта, не позволяющего сползти рубашке с втулки во время транспортировки.
На нижнем торце цилиндровой втулки имеется скос. Со стороны скоса шпилька крепления в верхнем торце втулки при сборке комплекта проходит сквозь масляную полость цилиндровой крышки. Она требует особого уплотнения и поэтому на нее одевается дополнительно резиновое кольцо и глухая гайка. Чтобы при сборке цилиндрового комплекта не перепутать шпильку, цилиндровая втулка крепится к цилиндровой крышке скосом со стороны всасывания.*
В заключении обращу внимание читателей на наличие терминов, отмеченных снежинкой*, описание назначения которых можно будет встретить в следующих статьях, или информацию о них можно почерпнуть в наших коротких развивающих фильмах на нашем телеграм - канале https://t.me/mihailsilko24. Приглашаем посмотреть более 50 ти коротких обучающих фильмов, посвященных назначению, устройству и принципу работы различных узлов и агрегатов тепловозов и электровозов. Отписаться никогда не поздно, так что заходите на наш канал))). До скорых встреч!