Сечения цилиндра

Рис. 4. Цилиндрическая поверхность и её образующие

Совокупность параллельных прямых, соединяющих точки на окружностях, называется цилиндрической поверхностью, а сами прямые – образующими цилиндрической поверхности (см. рис.4). И теперь мы готовы дать главное определение урока.

Рис. 5. Круговой цилиндр

Круговым цилиндром называется тело в пространстве, ограниченное двумя кругами и цилиндрической поверхностью (см. рис. 5).

Сразу оговоримся, что это понятие можно обобщить, просто цилиндр – это когда основания не круги. Но мы остановимся только на круговых, их и будем иметь в виду в дальнейшем.

Рис. 6. Основания и радиусы

Круги – основания цилиндра. Радиус каждого из оснований (они равны) – радиус цилиндра (см. рис. 6).

Рис. 7. Образующие цилиндра

Отрезки образующих, заключенные между основаниями, – образующие цилиндра (см. рис. 7).

Рис. 8. Эллиптический цилиндр

Само слово цилиндр происходит от греческого «килиндрос» – валик, каток. Напомним, цилиндр, который мы рассматриваем, еще называют круговым, так как в основаниях лежат круги. Если рассмотреть другую фигуру (например, эллипс), то получится эллиптический цилиндр (см. рис. 8).

Рис. 9. Прямой цилиндр

Если образующие перпендикулярны основаниям цилиндра, такой цилиндр называется прямым (см. рис. 9).

В курсе школьной геометрии обычно рассматриваются именно прямые круговые цилиндры, причем по умолчанию любой цилиндр считается прямым круговым. Поговорим о таких цилиндрах.

Рис. 10. Ось цилиндра

Отрезок, соединяющий центры оснований такого цилиндра, – ось цилиндра (см. рис. 10).

Рис. 11. Вращение прямоугольника вокруг оси

Вращая прямоугольник вокруг этой оси, можно получить наш цилиндр (см. рис. 11).

Рис. 12. Высота

Введем следующее определение. Высотой цилиндра назовем отрезок, соединяющий точки его оснований и перпендикулярный основаниям. Высотой прямого кругового цилиндра является ось (или образующая) – все равно: они в прямом круговом цилиндре равны (см. рис. 12).

Сечения цилиндра

Рис. 13. Перпендикулярное сечение цилиндра

Далее рассмотрим перпендикулярное сечение такого цилиндра (то есть сечение, перпендикулярное оси). Несложно понять, что, где бы мы его ни провели, в сечении будет такой же круг, что и в любом из оснований (см. рис. 13).

Рис. 14. Осевое сечение

Можно также рассмотреть сечение, проходящее через ось цилиндра. В этом случае оно представляет собой прямоугольник, одна сторона которого равна образующей (или оси), а другая является диаметром основания. Такое сечение называют осевым. Именно вращая такое сечение вокруг оси, мы и получаем наш цилиндр (см. рис. 14).

Рис. 15. Неперпендикулярное сечение

Наконец, можно говорить и о неперпендикулярном сечении: ведь ту же палку колбасы можно нарезать не только перпендикулярно, но и под углом. В этом случае сечение получится в форме эллипса, но об этих фигурах мы пока подробно говорить не будем (см. рис. 15).

Что лучше, хонингование или шлифовка цилиндров мотора

Любой мотор в процессе эксплуатации подвержен износу. Цилиндры двигателя постепенно меняют свою первоначальную форму, становясь эллипсовидными, овальными, приобретают форму конуса и т.д. На стенках цилиндров появляются задиры, царапины, в отдельных случаях трещины и другие дефекты. Для нормальной эксплуатации таким моторам необходим капитальный ремонт.

Так называемая «капиталка» (капремонт) двигателя зачастую предполагает замену поршней и поршневых колец на ремонтные, восстановительные работы или замену коленвала, а также расточку цилиндров двигателя в ремонтный размер. Для нормальной приработки деталей и более эффективной работы ДВС после ремонта стенки цилиндров должны иметь определенные шероховатости перед окончательной сборкой. Для этого применяется хонингование.

Также во время ремонта хонинговать можно другие внутренние цилиндрические поверхности. Речь идет о втулках верхней головки шатуна, отверстиях нижней головки шатуна, втулках коромысел клапанного механизма, постели коленвала и других отверстиях. Хонингование цилиндра выгодно отличается от других способов притирки, таких как полировка или притирка стенок цилиндров. Начнем с того, что часто встречающимся понятием применительно к ремонту ДВС является так называемое зеркало цилиндра.

Указанное «зеркало» понимается как абсолютно гладкая поверхность стенок цилиндра двигателя. Такая гладкая поверхность создается в результате шлифования (шлифовки) стенок цилиндра перед сборкой мотора после проведения ремонта. Также зеркало цилиндра набивается (натирается) в процессе дальнейшей эксплуатации двигателя.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что делать, если треснул блок цилиндров или обнаружена трещина в головке блока цилиндров. Из этой статьи вы узнаете о признаках неисправности и доступных способах ремонта трещин блока или головки блока двигателя.

Другими словами, зеркало на стенках цилиндра создается в результате контакта стенок с поршневыми кольцами. По этой причине многие представители «гаражного» ремонта игнорируют процедуру нанесения хона. Основанием для этого является мнение о том, что хон все равно сотрется через несколько тысяч километров пробега, а на стенках цилиндров набьется зеркало. Стоит отметить, что в ряде случаев после нанесения хонинговочной (хонинговальной) сетки на стенки цилиндров рекомендована скорая замена поршневых колец. Данный факт является еще одной причиной, по которой «гаражные» мастера не стремятся выполнять процедуру хонингования и склоняются к шлифовке цилиндра для немедленного получения зеркала.

Теперь о хоне. Хонингование представляет собой тщательную обработку поверхности цилиндра при помощи специнструмента. Результатом профессиональной хонинговки мотора становится быстрая и качественная приработка поршневых колец, более высокая компрессия, уменьшение износа деталей, увеличение моторесурса и т.д. Параллельно с этим после нанесения хона снижается расход моторного масла на угар, камера сгорания становится более герметичной, что минимизирует прорыв картерных газов и их попадание в картер двигателя. Давайте рассмотрим данный процесс и ответим на вопрос, что такое хонингование цилиндра и зачем необходимо наносить хон.

Сходство цилиндра с призмой

Не сложилось ли у вас ощущения, что все это вам уже знакомо? Два равных основания, высота, боковые «ребра», равные и параллельные друг другу? Где мы это уже видели? Конечно, в призме! И так же, как с цилиндром, призмы бывали прямые и наклонные (см. рис. 16).

Рис. 16 Прямые и наклонные цилиндры и призмы

Просто у призмы в основаниях – многоугольники, а у цилиндра – круги. Но ведь круг – это предельный случай многоугольника, а значит, многие факты и теоремы для цилиндра будут аналогичны тем, что были верны для призмы.

Виды цилиндров

Самый простой и распространённый вид цилиндра – круговой. Его образуют два правильных круга, выступающих в роли оснований. Но вместо них могут быть и другие фигуры.

Основания цилиндров могут образовывать (кроме кругов) эллипсы, другие замкнутые фигуры. Но цилиндр может иметь не обязательно замкнутую форму. Например основанием цилиндра может служить парабола, гипербола, другая открытая функция. Такой цилиндр будет открытым или развернутым.

По углу наклона образующих к основаниям цилиндры могут быть прямыми или наклонными. У прямого цилиндра образующие строго перпендикулярны плоскости основания. Если данный угол отличается от 90°, цилиндр – наклонный.

Разветвление: Задача

Задача

Осевое сечение цилиндра – квадрат со стороной 20 см. Найти высоту цилиндра, радиус цилиндра, ось цилиндра и площадь основания цилиндра.

Решение

Одна из сторон осевого сечения – образующая (она же равна оси цилиндра и она же равна высоте). Значит, высота и ось равны 20 см. Далее, вторая сторона осевого сечения – диаметр основания. Он равен 20 см, значит, радиус – 10 см. Наконец, площадь основания ищется по формуле

Определение объёма фигуры

Объем цилиндра определяется по стандартной схеме: площадь поверхности основания умножается на высоту.

Таким образом, конечная формула выглядит следующим образом: искомое определяется как произведение высоты тела на универсальное число П и на квадрат радиуса основания.

Полученная формула, надо сказать, применима для решения самых неожиданных задач. Точно так же, как объем цилиндра, определяется, например, объём электропроводки. Это бывает необходимо для вычисления массы проводов.

Отличия в формуле только в том, что вместо радиуса одного цилиндра стоит делённый надвое диаметр жилы проводки и в выражении появляется число жил в проводе N. Также вместо высоты используется длина провода. Таким образом рассчитывается объем «цилиндра» не одного, а по числу проводков в оплётке.

Такие расчёты часто требуются на практике. Ведь значительная часть ёмкостей для воды изготовлена в форме трубы. И вычислить объем цилиндра часто бывает нужно даже в домашнем хозяйстве.

Однако, как уже говорилось, форма цилиндра может быть разной. И в некоторых случаях требуется рассчитать, чему равен объем цилиндра наклонного.

Отличие в том, что площадь поверхности основания умножают не на длину образующей, как в случае с прямым цилиндром, а на расстояние между плоскостями – перпендикулярный отрезок, построенный между ними.

Как видно из рисунка, такой отрезок равен произведению длины образующей на синус угла наклона образующей к плоскости.

Диагностика

Заботливый владелец авто должен уметь проверять работу цилиндров, и делать это периодически. Проверка – это анализ нескольких симптомов, проведённый грамотно и с учётом исключения остальных причин.

Вот на какие симптомы надо обращать внимание.

1. Одна из свечей зажигания потемнела, на ней образовалась копоть. Рекомендуется сразу же поменять её на изначально исправную, затем через некоторое время (10 км пробега), проверить. Если опять она темнеет, проблема в двигателе, и скорее всего, в цилиндрах.
2. Нужно протестировать работу двигателя в режиме ХХ. Если мотор потряхивает, то это признак нерабочести одного из цилиндров. Но этот симптом, к сожалению, обнаруживается только на поздних этапах проблем с цилиндром (мотор больше не выдерживает и трясётся), и определить его может только опытный водитель.
3. Обратить внимание на звук из глушителя во время работы мотора. Если он изменён, топливо же вы заливали то же самое, что и раньше, это явный признак нерабочести одного из цилиндров.
4. Проверяется динамика автомобиля. Если машина раньше разгонялась на всех оборотах, а сейчас нет, и заправлялись вы на том же АЗС, это тоже признак слабого цилиндра. Однако не всегда падение динамики связано бывает с цилиндрами.
5. То же самое можно сказать про повышение расхода горючего. Только вкупе с вышеописанными симптомами, этот признак может выступать, как определяющий для диагноза цилиндру.
6. Обороты двигателя плавают. Это легко можно определить по тахометру – стрелка дёргается.
7. Определить неисправность цилиндра можно и по ездовым характеристикам. Если при маневрах или поворотах, простом движении наблюдаются рывки.

Статья в тему: 2009-mercedes-benz-sl-class-dashboard

Конкретно определить, какой из цилиндров троит, тоже можно. Существует простой, старый и надёжный способ, не предусматривающий использование дорогостоящей аппаратуры.

Принцип этой проверки сводится к следующему: нужно поочерёдно снимать бронепровода со свечей при работающем двигателе, тем самым, определяя, какой из цилиндров нерабочий (допустим, сняли бронепровод с 1-й свечи, а двигатель работает также). После снятия высоковольтного провода надо повысить обороты мотора до 1500 об/мин, чтобы яснее определить, изменяется ли звук работы мотора.

Что такое гильзовка блока цилиндров

Естественно, следует позаботиться о безопасном проведении диагностики, так как вероятность получения удара током или ожога невероятно высока.

В число мер по безопасности входит также установка правильной основы. Другими словами, проверяющий должен встать на резиновую или диэлектрическую основу. Можно надеть резиновые сапоги. Бронепровод снимать строго за колпачок, а не за провод! Не соприкасаться телом с автокузовом!

Цилиндры двигателя

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

Тракторы-2

Цилиндры двигателя

Корпус (остов) двигателя состоит из неподвижных частей, к которь.м изнутри и снаружи прикреплены детали его механизмов и агрегаты. Часть, объединяющая все цилиндры, называется блоком цилиндров, а замкнутая полость, в которой вращается коленчатый вал и находится масло для смазывания механизмов, — картером. У двигателей жидкостного охлаждения эти две части изготовлены в виде общей отливки, называемой блок-картером. Сверху он закрыт головкой цилиндров, снизу — поддоном картера, спереди — корпусом (картером) распределительных шестерен, а сзади — картером маховика.

Подвеска двигателя. Корпус двигателей разных моделей опирается на раму машины через эластичные резинометаллические амортизаторы. Они снижают вредное влияние вибрации двигателя на водителя и на машину, а также предохраняют корпус двигателя от перегрузок, которые могут возникнуть в случае перекоса рамы.

Корпус двигателя небольшой массы (например, Д-21А самоходного шасси Т-16М) сзади жестко присоединен к корпусу трансмиссии, а спереди опоры не имеет. Такое крепление называется консольным.

Блок-картер (блок) отлит из серого чугуна, а у двигателя 3M3-53 (автомобиль ГАЗ-53) — из алюминиевого сплава. В нем выполнены внутренние перегородки, схематически показанные на рисунке. Через отверстия Б верхней стенки и Г перегородки в блок установлены цилиндры двигателя. Перегородки с выемками В делят верхнюю часть блока на полости, предназначенные для охлаждающей жидкости (воды) и называемые водяной рубашкой. Перегородка I отделяет эти полости от камеры штанг распределительного механизма. Перегородки придают блоку большую жесткость. Выемки Д этих перегородок, а также передней и задней стенок закрыты снизу крышками и образуют постели, в которых расположены коренные подшипники коленчатого вала. Параллельно ему в отверстиях Е блока размещается вал газораспределительного механизма, а в отверстиях А — его толкатели. Такой блок-картер имеют рядные двигатели. Форма блока двухрядных двигателей— более сложная, V-образная.

В блоках двигателей отлиты каналы для поступления охлаждающей жидкости к водяной рубашке, просверлены отверстия и каналы для подвода масла к трущимся поверхностям деталей. Чтобы крепить наружные детали, в блоке имеются обработанные приливы и площадки с резьбовыми отверстиями.

В двигателях воздушного охлаждения (Д-144 и Д-21А) нет блока цилиндров. Каждый цилиндр в отдельности прикреплен к чугунному картеру, в котором размещены коленчатый и распределительный валы.

Цилиндр. В нем перемещается поршень и совершаются процессы рабочего цикла двигателя. Внутренняя его поверхность для уменьшения трения и изнашивания отшлифована и отполирована до высокого класса шероховатости и называется зеркалом цилиндра.

На зеркале цилиндра дизеля КамАЗ-740 имеется редкая сетка впадин и площадок, расположенных под углом к оси гильзы. При работе дизеля масло удерживается во впадинах, улучшая прирабатываемость поршня с кольцами по гильзе.

Рис. 1. Схема блок-картера дизеля жидкостного охлаждения: 1 — вертикальная продольная перегородка; 2 — вертикальная поперечная перегородка; 3 — горизонтальная перегородка; 4 — вертикальная нижняя перегородка

Рис. 1. Блок-картер дизеля жидкостного охлаждения СМД-Ь^ (а) и картер с цилиндром дизеля воздушного охлаждения Д-144 (б): 1 — крышки коренных подшипников; 2— блок-картер; 3 — гильзы цилиндров; 4 — цилиндр с ребрами; 5 — картер дизеля; 6 — уплотнительное кольцо

У всех изучаемых двигателей жидкостного охлаждения каждый цилиндр в отдельности отлит из высокопрочного чугуна и называется цилиндровой гильзой. Ее устанавливают в блок сверху. Бурт Б входит в выточку блока (выступая над ним на сотые доли мм) и через прокладку плотно прижимается к нему головкой цилиндров. Кольцевой выступ А предохраняет эту прокладку от обгорания.

Водяная рубашка блока образуется между его стенками и наружной поверхностью гильз, которые в таком случае называются мокрыми. У автомобильных двигателей 3M3-53 и ЗИЛ-130 в верхнюю часть мокрой гильзы запрессована короткая, не омываемая жидкостью (сухая) вставка, изготовленная из высокопрочного антикоррозионного чугуна. Такая конструкция гильзы цилиндра увеличивает срок службы двигателя.

Рис. 2. Разрез боковой поверхности цилиндров (а) и схема уплотнения верхней части гильзы (б): 1 — гильза цилиндра; 2 — вставка; 3 — блок цилиндров; 4 — уплотнительная прокладка; 5 — резиновое кольцо; 6 — цилиндр воздушного охлаждения; 7 — картер дизеля; 8 — уплотнение водомасляного стыка; 9 — головка цилиндра; 10 — уплотнение газового стыка

Нижняя часть гильзы снаружи обработана на конус и свободно входит в нижнее отверстие блока, но уплотнена одним (Д-240) или двумя резиновыми кольцами круглого сечения. Их располагают в канавках гильзы или блока. Такое уплотнение дает возможность гильзе при нагревании удлиняться без нарушения герметичности водяной рубашки. Иногда (в дизелях А-41 и ЯМЗ-240Б) выше этих колец в широкую канавку гильзы вкладывают антикавитационное резиновое кольцо прямоугольного сечения. Гильза цилиндра двигателя 3M3-53 уплотнена в блоке медной прокладкой.

По внутреннему диаметру гильзы сортируют на размерные группы, облегчая тем самым подбор нужного зазора между цилиндром и поршнем. Обозначение группы (Б, С, М) нанесено на верхнем торце.

Цилиндры двигателя воздушного охлаждения тоже отлиты из высокопрочного чугуна, но для лучшей теплоотдачи имеют снаружи ребра. Нижней обработанной поверхностью такой цилиндр ставят на картер дизеля, прокладывая между ними медное кольцо, и притягивают к нему вместе с головкой с помощью гаек анкерных (силовых) шпилек, ввинченных в картер. На верхнем торце цилиндра выполнены мелкие кольцевые выступы В, которые врезаются в металл головки цилиндра, обеспечивая уплотнение между этими деталями без прокладки.

Головка цилиндра вместе с его стенками и днищем поршня образует камеру сгорания. У двигателей жидкостного охлаждения головка цилиндров представляет собой отливку из чугуна или из алюминиевого сплава (3M3-53, ЗИЛ-130, Д-144, КамАЗ-740). Она закрывает цилиндр или ряд цилиндров.

Головку цилиндров ЗИЛ-130 подвергают лазерному упрочнению, которое значительно увеличивает срок ее службы.

В головке цилиндров размещены клапаны распределительного механизма и форсунки (или искровые свечи зажигания). У карбюраторных двигателей в ней же выполнены камеры сгорания.

Внутри головки имеются каналы и водяная рубашка. Охлаждающая жидкость подводится к наиболее нагретым местам головки — перемычкам между седлами клапанов и к местам расположения форсунок, а также к другим нагретым поверхностям этой детали. В нижней обработанной поверхности головки выполнены отверстия (для шпилек или болтов крепления головки к блоку, штанг, форсунок или искровых свечей зажигания, протекания жидкости из водяной рубашки блока) и расточены гнезда для клапанов.

На всех изучаемых двигателях (кроме Д-240) в гнезда выпускных или всех клапанов запрессованы кольца из жаропрочного чугуна. Они служат седлами головок клапанов. Для лучшего смесеобразования в цилиндре воздуху, поступающему в него, придают вихревое движение. Для этого в седлах впускных клапанов выполнены козырьки (СМД-60 и СМД-62)* или впускным каналам головки придают винтовую форму (КамАЗ-740, СМД-18, Д-245, ЗИЛ-130).

Рис. 3. Головка цилиндров (а) и схема расположения впускных и выпускных каналов в головках цилиндров (б): 1 — прокладка головки цилиндров; 2 — головка цилиндров; 3 — втулки клапанов; 4 — стакан форсунки; 5 — гайка стакана; 6 — седло клапана; 7 — головка с охлаждающими ребрами

Герметичность прилегания головки цилиндров к блоку достигается установкой между ними жаростойкой прокладки, чаще всего из асбостального полотна. Она препятствует выходу газов из цилиндров наружу и утечке охлаждающей жидкости из водяных рубашек.

На дизеле КамАЗ-740 установлено комбинированное уплотнение. Его металлические кольца предотвращают выход газа, а резиновая прокладка не дает вытекать охлаждающей жидкости и маслу.

Головка цилиндров прикреплена к блоку шпильками с гайками или болтами (у ЗИЛ-130, КамАЗ-740).

Головка цилиндра двигателей воздушного охлаждения для лучшего отвода теплоты выполнена с ребрами. В нее ввинчена стальная втулка для крепления форсунки, а в расточках под клапаны запрессованы чугунные седла.

Сверху в головку цилиндров запрессованы чугунные или метал-локерамические направляющие втулки клапанов.

Читать далее: Поршень,поршневые кольца и пальцы

Категория: — Тракторы-2

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru