СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРА ИЗ БЛОКА АВТОТРАКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F02F7/00 

Изобретение относится к области производства и ремонта автотракторных двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ удаления гильзы цилиндров автотракторных двигателей, заключающийся в полной разборке двигателя с последующим удалением гильзы из блока путем приложения усилия на нижний торец гильзы, например, с помощью гидравлического или пневматического пресса [1]. Такой способ эффективен только при капитальном ремонте двигателя. В процессе эксплуатации двигателя, когда может возникнуть необходимость в замене только одной гильзы по причине выхода ее из строя или замены только уплотнительного кольца какой-либо гильзы, такой способ требует снятие двигателя с автомобиля с последующей полной ее разборкой и сборкой и установкой ее обратно на автомобиль. То есть такой способ практически не пригоден по причине его большой трудоемкости и затрат времени в условиях эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является приспособление [2], применение которого при удалении гильзы предполагает снятие головки блока. Удаление гильзы из блока с помощью данного приспособления осуществляется за счет силы трения, возникающей между поверхностями трех захватов клинообразной формы и поверхностью удаляемой гильзы. Удаление гильзы с устройством из блока осуществляется за счет перемещения поршня, находящегося в гильзе. Приспособление довольно сложное конструктивно. В процессе его использования из-за неточностей изготовления (например, погрешностей шага винтовых соединений отдельных клиньев) усилие контакта с поверхностью гильзы по отдельным клиньям может быть разным, что может привести к перекосу и проскальзыванию приспособления относительно гильзы в процессе работы. Настройка (установление приспособления в гильзу и раздача клиньев с помощью винтовых механизмов) требует затрат времени, последующее удаление приспособления из гильзы также требует затрат времени. Так как контакт захватов приспособления с поверхностью гильзы осуществляется на небольшой площади (на трех небольших участках), то требуется создавать большое усилие контакта для создания силы трения, достаточной для удаления гильзы. Это может привести к деформации и повреждению поверхности гильзы и выходу ее из строя. Такой вариант возможен в том случае, если имеется необходимость замены только уплотнительных колец, а гильза исправна и ее обратно устанавливают в блок.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для удаления гильзы из цилиндра к гильзе необходимо приложить осевое усилие, направленное в сторону головки блока. При известных способах удаления для создания такого усилия необходимо снять двигатель с автомобиля, практически полностью разбирать весь двигатель, а затем только удалить гильзу из блока. Такой процесс трудоемок, требует много времени, приносит убытки из-за длительного простоя техники в ремонте. Удаление гильзы из цилиндра с помощью известного приспособления для захвата и выпрессовки гильз из блоков цилиндров также требует много времени по установке устройства в гильзе и последующего его удаления из гильзы. Устройство конструктивно сложное, из-за возможного неравномерного прижатия клинообразных захватов к стенке гильзы возможны перекосы и перемещение (срыв) устройства относительно гильзы в процессе удаления, что потребует повторение всего процесса удаления. Кроме того, при применении известного устройства площадь контакта между поверхностями захватов и поверхностью гильзы получается небольшой, что потребует создания большого давления для создания натяга, достаточного для перемещения удаляемой гильзы. Это может привести к деформации гильзы, возникновению царапин на поверхности гильзы. Это особенно нежелательно при ситуациях, когда необходимо заменить только уплотнительные кольца, а в блок устанавливается та же гильза, которую удалили для возможности замены уплотнительных колец. При применении предложенного способа и устройства получается большая площадь контакта практически по всей длине окружности, что не требует создания больших давлений и исключает возможность деформации гильзы. Так как материал втулки с днищем имеет большой коэффициент трения, то это тоже способствует уменьшению необходимого для создания натяга давления, повышает надежность работы устройства, например, исключает возможность перемещения втулки с днищем относительно удаляемой гильзы в процессе использования. При применении предложенного способа осевое усилие для удаления гильзы создается путем вращения коленчатого вала двигателя, которое от коленчатого вала двигателя через шатун и поршень передается на втулку с днищем, предварительно установленную в удаляемую гильзу, нижний торец которой контактирует с днищем поршня двигателя. В радиальный паз на днище втулки устанавливается и внедряется трехгранный клин, который по мере его внедрения в тело втулки деформирует втулку в радиальном направлении. Так как зазор между втулкой с днищем и гильзой очень мал, то величина деформации достаточна для создания натяга между втулкой и гильзой. Чем глубже внедряется трехгранный клин в тело втулки, тем больше получается натяг. Таким образом, при перемещении поршня вверх осевое усилие передается втулке с днищем, а от нее (через натяг) гильзе, которую необходимо удалить из блока. Сила трения между наружной поверхностью гильзы и уплотнительными кольцами намного меньше, чем сила трения между поверхностью втулки и внутренней поверхностью гильзы, поэтому гильза легко перемещается вверх, а затем вместе с втулкой и клином удаляется из блока. Способ и устройство особенно эффективны для двигателей, у которых конструктивно каждая гильза имеет свою отдельную головку, например, двигателей автомобилей КамАЗ.

На фиг.1 показана реализация способа с помощью устройства. Приняты следующие обозначения: 1 - поршень, 2 - втулка с днищем, 3 - клин трехгранный, 4 - гильза цилиндра, 5 - шатун, 6 - блок автотракторного двигателя, 7 - нижние уплотняющие кольца, 8 - поршневые кольца, 9 - верхнее уплотняющее кольцо. На фиг.2 показана втулка с днищем в продольном сечении. Основные геометрические параметры втулки: d - наружный диаметр, D - внутренний диаметр, d¹ - диаметр осевого отверстия, R - радиус закругления, Н - высота втулки. На фиг 3 показана втулка с днищем (вид сверху). Обозначения: h - ширина паза втулки, d¹ - диаметр осевого отверстия (d¹>h). На фиг.4, 5 и 6 изображен трехгранный клин соответственно виды спереди, сверху и слева. На фиг.7 (вид сверху) показано расположение трехгранного клина в пазу на днище втулки. Обозначения: 2 - втулка с днищем, 3 - клин трехгранный, 4 - гильза цилиндра, 6 - блок автотракторного двигателя.

Удаление гильзы из блока с помощью предлагаемого способа осуществляется следующим образом (фиг.1). Предварительно снимают соответствующую головку блока, то есть головку блока, которая установлена на гильзе, которую необходимо удалить. Затем, проворачивая коленчатый вал по часовой стрелке, устанавливают поршень 1 в положение верхней мертвой точки. На днище поршня устанавливают втулку 2 с днищем. При этом нижний торец втулки контактирует с днищем поршня 1. Втулка 2 имеет радиальный паз сбоку и на днище до оси втулки (фиг.2 и 3). На фиг. 2 показано сечение втулки 2 - вид спереди, а на фиг.3 - вид сверху. На днище втулки 2 выполнено осевое отверстие диаметром d¹. Диаметр отверстия больше ширины паза втулки «h», то есть, d¹>h. Осевое отверстие необходимо для предохранения появления трещины на днище втулки в процессе внедрения клина 3 в тело втулки (фиг.1) и тем самым продлевается срок службы втулки, наличие отверстия также позволяет втулке легко деформироваться в радиальном направлении. Основные параметры втулки - «D», «d», «R» «Н» (фиг.2) необходимо подобрать таким образом, чтобы втулка могла легко деформироваться, в то же время, оставаясь прочной, а также своим нижнем торцом не повредила днище поршня в процессе удаления гильзы 4 (фиг.1). Высота «Н» не должна быть больше расстояния от днища поршня в его положении нижней мертвой точки и верхнего торца удаляемой гильзы. То есть втулка при установке ее в удаляемую гильзу не должна выступать за верхний торец гильзы, днище втулки может быть на уровне верхнего торца удаляемой гильзы или ниже его. Это необходимо для создания необходимого трения и исключения возможного разрушения втулки в процессе внедрения в нее трехгранного клина. Наружный диаметр «d» втулки равен номинальному диаметру поршня 1. Соотношение диаметров «D» и «d» (фиг.2) на нижнем торце втулки необходимо подобрать таким образом, чтобы была максимальная упругость (деформируемость) втулки. С этой точки зрения соотношение диаметров («D», «d») должно быть по возможности большим, приближаясь к единице, но в то же время оставаясь меньшим единицы. Но с точки зрения исключения повреждения днища поршня это соотношение должно быть по возможности небольшим, что позволит увеличит площадь контакта нижнего торца втулки с днищем поршня. Наличие радиуса «R» уменьшает концентрацию напряжения и повышает прочность и надежность втулки. В радиальный паз на днище втулки устанавливают трехгранный клин. Форма клина показана на фиг.4, 5 и 6. Положение клина 3 в пазу на днище втулки 2 показано на фиг.7. Затем внедряют клин в тело втулки до тех пор, пока втулка не деформируется в радиальном направлении и не войдет в контакт с поверхностью удаляемой гильзы 4. Поворачивают коленчатый вал по часовой стрелке до тех пор, пока удаляемая гильза не сдвинется со своего первоначального места и переместится вверх. Затем удаляют гильзу из блока вместе со втулкой и клином. На этом процесс удаления гильзы из блока завершается.

Лабораторные испытания показали осуществимость данного способа. Силы трения, возникающие на поверхности контакта втулки с днищем и гильзы, намного больше и легко преодолевают силы трения, возникающие между уплотнительными кольцами и наружной поверхностью гильзы. Это и является основой осуществимости предложенного способа.

Применение предложенных способа и устройства для удаления гильзы цилиндров автотракторных двигатели по сравнению с известными способами и устройствами позволяет повысить производительность труда и культуру производства за счет уменьшения количества разборочно-сборочных операций, устраняет вероятность деформации гильзы в процессе удаления и возникновения царапин на рабочей поверхности гильзы. Не требует выполнения регулировочных операций и практически с одной установки позволяет удалить гильзу из блока.

Источники информации

1. Ремонт машин. / И.Е.Ульман, Г.А.Тонн, И.М.Герштейн и др./ Под общ. ред. И.Е.Ульмана. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Колос, 1982. - 446 с., ил. - (Учебники и учебные пособия для с.х. техникумов), (Стр.22-25, рис.4 и 5).

2. А.с. СССР № 380428, ПМК В23Р 19/02, опуб. 1973. Приспособление для захвата и выпрессовки гильз из блоков цилиндров.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при ремонте ДВС. Способ заключается в том, что предварительно снимают головку блока, проворачивают коленчатый вал по часовой стрелке, устанавливая поршень в ВМТ. Затем в удаляемую гильзу устанавливают втулку с днищем, имеющую радиальный паз сбоку и на днище, до контакта ее нижнего торца с поршнем. Проворачивают коленчатый вал против часовой стрелки до тех пор, пока днище втулки не окажется на уровне верхнего торца удаляемой гильзы или ниже него. Затем с помощью трехгранного клина, внедряемого в тело втулки, создают натяг между втулкой и гильзой. Проворачивают коленчатый вал по часовой стрелке, пока удаляемая гильза не сдвинется со своего первоначального места и переместится вверх. Затем гильзу удаляют из блока вместе со втулкой и клином. Приведена конструкция устройства для осуществления способа. Технический результат - повышение производительности процесса удаления гильзы и уменьшение объема разборочно-сборочных операций. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ удаления гильзы цилиндра из блока автотракторного двигателя, заключающийся в том, что предварительно снимают головку блока, отличающийся тем, что проворачивают коленчатый вал по часовой стрелке, устанавливая поршень в положение верхней мертвой точки, затем в удаляемую гильзу устанавливают втулку с днищем, имеющую диаметр, равный номинальному диаметру поршня, и радиальный паз на днище, до контакта ее нижнего торца с днищем поршня, поворачивают коленчатый вал против часовой стрелки и опускают втулку с поршнем вниз до тех пор, пока днище втулки не окажется на уровне верхнего торца удаляемой гильзы или ниже него, в радиальный паз на днище втулки устанавливают трехгранный клин и внедряют его в тело втулки до тех пор, пока втулка не деформируется в радиальном направлении и не войдет в контакт с поверхностью удаляемой гильзы, поворачивают коленчатый вал по часовой стрелке до тех пор, пока удаляемая гильза не сдвинется со своего первоначального места и переместится вверх, затем удаляют гильзу из блока вместе со втулкой и клином.2. Устройство для удаления гильзы цилиндра из блока автотракторного двигателя, отличающееся тем, что оно содержит устанавливаемую в удаляемую гильзу втулку с днищем и трехгранный клин, причем втулка имеет радиальный паз сбоку и на днище до оси втулки, кроме того, на днище втулки выполнено осевое отверстие, диаметр которого больше ширины паза втулки, втулка выполнена из материала с высоким коэффициентом трения, и имеющего меньшую твердость, чем материал клина, при этом втулка имеет диаметр, равный номинальному диаметру поршня удаляемой гильзы.