Втулки цилиндров

Конструкция цилиндровых втулок рассчитана на длительную работу с продолжительными периодами между осмотрами. Они должны обеспечивать низкие скорости износа и небольшие потери на трение при скольжении поршневых колец в условиях переменных давлений и температур. Материалы втулок должны обладать необходимой прочностью, усталостной долговечностью, хорошей теплопроводностью, износо- и коррозионной стойкостью, способностью образовывать и удерживать пленку смазочных материалов на рабочих поверхностях, и иметь значения коэффициента термического расширения, совместимые с материалами сопрягаемых деталей.

Для удовлетворения этим требованиям при невысокой стоимости цилиндровые втулки отливают из перлитных серых чугунов, легированных ванадием и титаном для повышения их прочности, износо- и коррозионной стойкости. Конкретная марка материала зависит от типа двигателя, степени его быстроходности и применяемых топлив. Для дальнейшего снижения износа и коррозии применяют хромирование внутренней рабочей поверхности зеркала цилиндра. Пористое хромирование улучшает условия смазки. Хромированные втулки обладают повышенной долговечностью, но и большей стоимостью.

В комплекте с хромированными втулками не допускается применение хромированных поршневых колец.

Верхняя часть втулки выполнена в виде фланцевого кругового утолщения достаточной прочности, для фиксации ее в цилиндре. Этот фланец зажимается между крышкой цилиндра и опорным буртом рубашки охлаждения или блок-картера, оставляя нижний конец свободным для термического расширения в осевом направлении. Толщина стенок втулки должна быть достаточной, чтобы обеспечить сопротивление нагрузкам от давления газов внутри цилиндра, но она ограничена необходимостью эффективного отвода тепла для снижения термических напряжений. Толщина может уменьшаться к нижнему концу втулки, где давления и температуры ниже, однако в этом случае должны быть предусмотрены наружные фланцы и бобышки для крепления уплотнительных колец, лубрикаторов и т.п. Конструкции некоторых ранних моделей имели стальные бандажи или кольца, напрессованные на верхний пояс втулки: таким способом значительно повышается прочность при незначительном увеличении весогабаритных показателей.

Продувочные окна мощных двухтактных дизелей вырезаются или отливаются в нижней части втулки (см. рис. ниже). Для двигателей, использующих перекрестную или петлевую схему продувки необходимы также выпускные окна. Все кромки окон должны быть закруглены («зализаны») для улучшения аэродинамических характеристик. Втулки цилиндров четырехтактных дизелей не имеют окон, и конструкция их значительно проще.



Чтобы избежать перегрева, уменьшить термические напряжения и ограничить температуру рабочих поверхностей, на которых должна удерживаться пленка смазки, наружные поверхности цилиндровых втулок охлаждаются при помощи систем охлаждения.