Блок цилиндров ЯМЗ

Блок цилиндров ЯМЗ — основная деталь, формирующая структурную жесткость и взаимосвязь элементов конструкции двигателя. Исходя из этого, работоспособность и особенно надежность механизмов дизеля, непосредственно сопряженных с блоком цилиндров, зависят от прочности, жесткости и стабильности конструктивных элементов блока.

В этих условиях оптимизация конструкторских, технологических и металлургических решений являлась основной задачей при отработке блока в период освоения производства дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238, а затем дизеля ЯМЗ-240 и последующего внедрения комплекса мероприятий по повышению их ресурса. Отметим большое положительное значение применения операции искусственного старения отливок, которое позволило свести к минимуму деформации блока в процессе эксплуатации.

Необходимость соответствующей доработки конструкции блока была выявлена в результате обобщения обширной информации, систематически поступающей непосредственно из автомобильных хозяйств, и в результате обследования состояния деталей дизелей на ремонтных заводах.

Для выполнения исследований, имеющих целью совершенствование блоков цилиндров, был создан комплекс специализированных установок, позволивших осуществить исследовательские работы и форсированные испытания. Результаты этих исследований послужили основой для мероприятий по улучшению конструкции блока и технологии его изготовления, при внедрении которых существенно повысились качество блока и его ресурс, а следовательно, и ресурс дизеля.

Ниже рассматриваются результаты ряда исследований по совершенствованию блоков цилиндров дизелей ЯМЗ.

Принципиальной особенностью конструкции блока является V-образное расположение цилиндров. Этим определяется специфический характер действия сил на элементы картерной части блока.

Использование метода хрупких лаковых покрытий позволило выявить ориентацию главных напряжений в картерной части.

Поле напряжений неоднородно. В преобладающей части его деформации и подсчитанные по ним напряжения относительно невелики. Амплитудное значение растягивающего напряжения, зарегистрированного для передней стенки, во много раз превышает соответствующие величины на других участках наряду с участками, где преобладают растягивающие напряжения, имеются участки, испытывающие сжимающие напряжения. Это свидетельствует о циклическом изгибе стенки данной конструкции во время работы двигателя.

Для выравнивания поля напряжений стенки исходной конструкции блока были оребрены. Тензометрированием установлено, что введение оребрения привело к значительному снижению амплитуды растягивающих напряжений и неоднородности поля напряжений. Амплитуда растягивающих напряжений в измененной конструкции по сравнению с исходной снизилась в 3 раза. Как и в исходной конструкции, стенки измененной конструкции на обширных участках испытывают напряжения сжатия. Амплитудные значения напряжений в стенках измененной конструкции также уменьшились по сравнению с таковыми в стенках исходной конструкции.

Значительное снижение уровня растягивающих напряжений свидетельствует о целесообразности данного изменения конструкции, что и подтверждено результатами испытаний на усталостную прочность.