Оглавление: Блок цилиндров двигателя 🠇 Цилиндр 🠇
Блок цилиндров двигателя
Блок цилиндров является центральным элементом конструкции двигателя и предназначен для соединения и размещения важных частей и конструктивных узлов. Блок цилиндров несет весь кривошипно-шатунный механизм, головку блока цилиндров, навесное оборудование. Он используется также для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости и масла системы смазки.
Статические нагрузки на блок цилиндров обсуловлены наличием большого количества резьбовых соединений. Динамические нагрузки вызываются силами действия газов и силами инерции, нагрузками, которые возникают при работе вспомогательных узлов, и температурными напряжениями. Для расчета напряжений и определения параметров блока цилиндров двигателя используется метод конечных элементов. При жидкостном охлаждении каждый цилиндр интегрируется в единый блок цилиндров двигателя. Цилиндры с воздушных охлаждением имеют собственное оребрение и присоединяются к блоку цилиндров с помощью болтов или анкерных шпилек.
В большинстве случаев блоки цилиндров двигателя отливаются. Сварные блоки цилиндров можно встретить на больших стационарных и судовых двигателях. В большинстве случаев в качестве материала для литья используется серый чугун с пластинчатым графитом. Если возможны высокие нагрузки на блок цилиндров, то используется серый чугун с шаровидным графитом. В легковых автомобилях для изготовления блока цилиндров используются легкие сплавы, в этом случае отдельной операцией производится установка в блок гильз цилиндров из чугуна.
Цилиндр
Цилиндр ограничивает количество смеси, которая участвует в преобразовании энергии. При движении поршня цилиндр служит в качестве направляющей. Цилиндры могут отливаться вместе с блоком цилиндров, а могут устанавливаться на блок отдельно. Для изготовления цилиндров используется чугун, поскольку именно его свойства обеспечивают лучшую износостойкость поверхности, по которой работают поршень и поршневые кольца. Если блок цилиндров льется из легкого сплава, то в него устанавливаются чугунные гильзы цилиндров, которые, в зависимости от конструкции, могут быть легкосъемными или запрессовываться промышленным способом.
Различают сухие и мокрые гильзы цилиндров (рис. 10.20). Мокрые гильзы омываются непосредственно охлаждающей жидкостью, что обеспечивает хороший отвод тепла. Сухая гильза запрессовывается непосредственно в отверстие блока цилиндров двигателя и не контактирует с охлаждающей жидкостью, что значительно ухудшает отвод тепла.
Рис. 10.20. Гильзы цилиндра
В качестве материала для гильз цилиндров обычно используется высококачественный чугун. Для улучшения атнифрикционных свойств одно время применялось покрытие зеркала цилиндра пористым хромом. В двигателях воздушного охлаждения используются цилиндры из легких сплавов, так как они имеют большую теплопроводность, чем серый чугун. При изготовлении таких цилиндров внутрь формы вставляется чугунная гильза, которая снаружи заливается легким сплавом, при этом между двумя металлами создается прочное соединение. Такие цилиндры отличаются износостойкостью и хорошим отводом тепла. Толщина стенок цилиндра s рассчитывается с помощью уравнения 10.11 для тонкостенных труб:
D — диаметр цилиндра;
pz — максимальное давление цикла;
pzul — допустимое напряжение. Допустимое напряжение azul при использовании серого чугуна должно составлять 30...60 Н/мм².