ارقص ارقص ارقص

رقصة بطانة الأسطوانة

الرقص هو حركة الجسم بطريقة إيقاعية، وعادة ما يكون ذلك في مساحة معينة. سمع الجميع عن الرقص الخطي، ولكن ماذا عن رقص البطانات الأسطوانية؟ نعم، إنه شيء حقيقي. قد لا يكون ظاهرة كاملة مثل "Boot Scootin' Boogie" ولكن من المعروف أن البطانات الأسطوانية ترقص على إيقاع خاص بها. في الواقع، هذه "الرقصات" العشوائية هي أحيانًا السبب الجذري إن انفجار حشية رأس المحرك في محرك الديزل الثقيل ليس بالأمر غير المألوف، ولكن السبب وراء الفشل قد يكون مفاجئًا.

حشوات الرأس تُصنع عادةً عن طريق ربط طبقات من قلب معدني ومواد مركبة. يختلف عدد طبقات كل منهما حسب التطبيق والشركة المصنعة. قد تكون عوامل الربط كيميائية أو ميكانيكية أو مزيج من الاثنين. كما هو موضح في المثال أدناه، تُحاط حلقة النار بغلاف ناري. يتم تشكيل مادة السلك في دائرة ولحامها لإنشاء حلقة النار. قطر السلك واللحام أمر بالغ الأهمية. يجب أن يكون اللحام قادرًا على السحق بشكل متسق مع السلك، ويجب أن يكون غلاف النار مرنًا بما يكفي للسحق دون كسر عندما يتم تثبيت رأس الأسطوانة في مكانه. تعد قوة الشد، واسترخاء الزحف، ومقاومة السحق كلها خصائص مهمة في تطوير حشية عالية الجودة لتلبية متطلبات تطبيقات الديزل الثقيلة. هناك أيضًا حشوات MLS (فولاذ متعدد الطبقات)، وهي قوية ولكنها أقل تسامحًا مع عيوب السطح والتباينات.

تم تصميم حشوات رأس الأسطوانة حسب التطبيق لتحمل الطلب الواقع عليها، ولكن المكونات والظروف الأخرى يمكن أن تزيد من مستويات الضغط بعد نقطة انهيار حشوة رأس الأسطوانة.

فيما يلي بعض الأسباب العديدة التي تؤدي إلى فشل حشوة رأس الأسطوانة:

• بروز البطانة منخفض جدًا
• لوحة فاصلة سيئة
• ثقوب جهاز الاستقبال البالية
• قيمة عزم الدوران منخفضة جدًا
• تسلسل عزم الدوران خاطئ
• توقيت غير صحيح
• أنظمة التبريد السيئة
• حالة مسامير الرأس
• ما يسمى بأساليب "تحسين الأداء" وتعديل مواصفات وحدة التحكم الإلكترونية

إن حشوة رأس الأسطوانة الفاشلة الموضحة أدناه هي من محرك ISX Cummins. إن غلاف الحماية من الحرائق على كل أسطوانة متآكل (راقص) أو متشقق أو محترق.

عند الفحص الدقيق للمكونات، وجدنا أن كل أسطوانة بها تلف سطحي في رأس الأسطوانة. وكان هذا التلف ناتجًا عن الاحتكاك أو حركة البطانة (الرقص) أو حشوة الرأس. كانت حشوة الرأس تفرك في الرأس حتى لم تعد قادرة على الختم. ولكي تبقى حشوة الرأس صالحة للعمل، يجب أن تكون فتحات الاستقبال العلوية والسفلية لكتلة الأسطوانة ضمن المواصفات لدعم البطانة، ويجب أن تحافظ مسامير الرأس على قيمة عزم الدوران الخاصة بها، ويجب أن يظل نتوء البطانة ضمن المواصفات. إذا تغيرت أي من هذه الظروف، يمكن أن تبدأ البطانة في الحركة (الرقص)، ويصبح حشوة الرأس محكومًا عليها بالفشل.

العديد من طرز محركات Car® هي محركات "مُفرَّغة"، مما يعني أنه يوجد فوق كتلة الأسطوانة حشية لوحة فاصلة، تليها لوحة فاصلة، ثم حشية رأس الأسطوانة، وأخيرًا رأس الأسطوانة. توجد شفة البطانة مباشرة على سطح كتلة الأسطوانة. في المحركات غير المزودة بلوحة فاصلة، تستقر البطانة في تجويف مضاد للكتلة مما يلغي الحاجة إلى حشية لوحة الفاصل ولوحة الفاصل. لا تحتوي محركات "التجويف الرئيسي" على بطانات قابلة للاستبدال وتستقر حشية الرأس مباشرة على الكتلة.

سواء كان المحرك مزودًا بفاصل أو بدون فاصل، فإن هناك منطقة لا تحظى بالقدر الكافي من الاهتمام وهي سطح الكتلة التي تدعم شفة البطانة. ويدرك الفنيون والميكانيكيون العاملون في مجال الحرف اليدوية مدى أهمية هذه المنطقة لدعم بطانة الأسطوانة بشكل صحيح، وللحفاظ عليها. الختم الإيجابي لحشية الرأس. على سبيل المثال، يجب أن تكون مواصفات OE الخاصة بالتسطيح في محرك Cat 3406 أو C15 على سطح كتلة الأسطوانة بالكامل في حدود 0.10 مم (0.004 بوصة) ولا يمكن أن تختلف أكثر من 0.05 مم (0.002 بوصة) على أي قسم من سطح الكتلة يتراوح بين 150 مم (6 بوصات) إلى 177 مم (7 بوصات)، اعتمادًا على التطبيق المحدد. ومع ذلك، فإن المواصفات الخاصة بالضرر الذي يلحق بمنطقة مقعد البطانة لا يزيد عمقها عن 025 مم (0 بوصة) في المناطق الموضعية ولا يمكن أن تزيد عن نصف عرض المقعد. 001 بوصة ليست كبيرة جدًا، في الواقع إنها أقل من سمك الطلاء الذي رششناه على هذه القطعة من الألومنيوم.

تظهر هذه الصور الجزء العلوي من كتلة أسطوانة مهترئة. وهناك حلقة ملحوظة مهترئة حول كل فتحة من فتحات الأسطوانات. هذه الكتلة في حالة سيئة.

عند زاوية مختلفة قليلاً (الصورة على اليمين)، يكون الضرر واضحًا (رقصة). يبلغ عمق التآكل أكثر من 025 مم (001 بوصة) ويغطي أكثر من 50 بالمائة من عرض المقعد للبطانة.

يؤدي التآكل أو التآكل بشكل عام إلى تدمير علامات الطحن على سطح الكتلة؛ ومع ذلك، أفاد الفنيون أنهم قاموا بقياس كتل تتساقط أو تنكسر، وكانت علامات الطحن لا تزال مرئية. من الأفضل دائمًا قياس الكتلة، وليس الاعتماد فقط على الفحص البصري أو على نتوء البطانة. للمساعدة في توضيح النقطة، أخذنا بطانة أسطوانة جديدة ومركب تلميع، وقمنا بتجفيف البطانة على سطح الكتلة البالي هذا فقط لمعرفة كيف ستتلامس البطانة الجديدة مع الكتلة.

لم نكن نحاول تثبيت البطانة، بل أردنا فقط بذل جهد كافٍ لرؤية النمط. بعد إزالة البطانة، تشير الأسهم الخضراء إلى عرض المنطقة المهترئة من شفة البطانة القديمة المهترئة (الرقص). تشير الأسهم الحمراء إلى المكان الذي تلامس فيه البطانة الجديدة الآن.

وكانت هناك أيضًا مناطق حيث لم يتلامس البطانة الجديدة مع سطح الكتلة على الإطلاق.

لسوء الحظ، حتى يتم تفكيك المحرك وإزالة البطانات من كتلة الأسطوانة، لا توجد طريقة لمعرفة حالة أسطح الكتلة أو التجاويف. في هذه المرحلة، قد لا يكون مالك المحرك أو ورشة الإصلاح مستعدًا للنفقات الإضافية ووقت التوقف لإصلاح الكتلة بشكل صحيح وقد يقرر إعادة تجميع المحرك كما هو. في هذه الحالة، سيتم دعم البطانة فقط بواسطة حافة ضيقة بدلاً من وضع البطانة بثبات على سطح مستو. عند التجميع في هذه الحالة، يمكن أن يكون الحافة كافية لإبقاء البطانة في الأعلى بحيث يكون c ضمن نطاق المواصفات.

ومع ذلك، إذا تم وضعه في الخدمة مع عدم تثبيت البطانة بإحكام، فستبدأ البطانة في التحرك (الرقص) تحت قوى التشغيل للمحرك. ومع تآكل (رقص) هذه الحركة للمكونات معًا، ستسقط البطانة لأسفل مما يقلل من نتوء البطانة وقوة الشد على حلقة الإشعال لحشية الرأس. في مرحلة ما، قد لا تتمكن حشية الرأس من الحفاظ على الختم الإيجابي، ومن خلال أي خطأ من جانبها ستفشل حشية الرأس. في بعض الحالات، على الرغم من فشل حشية الرأس، فقد تتآكل البطانات والكتلة معًا ولا يزال نتوء البطانة ضمن المواصفات. على سبيل المثال، فإن مواصفات نتوء أو بروز بطانة Cat C-15 هي 0.025-0.152 مم (0.001-0.006 بوصة)، وCummins ISX هي 0.18-0.30 مم (0.007-0.0112 بوصة)، لذلك يمكن للبطانة أن تتآكل (تسقط} 0.005 بوصة وتظل ضمن المواصفات، ولكن تم تقليل الضغط على حشوة الرأس. إذا تم تركيب حشوة رأس جديدة وإحكامها على نتوء البطانة السفلية واستعادة الضغط المناسب على حشوة الرأس، فقد تنجو حشوة الرأس الثانية، ولكن إذا حدث ذلك، فهذا ليس مؤشرًا على أن حشوة الرأس الأولى كانت معيبة، ولا أن حشوة الرأس الثانية كانت ذات جودة أفضل.

لإصلاح كتلة الأسطوانة بشكل صحيح، قد تحتاج إلى إعادة صقلها و/أو معالجتها بالآلات. لإصلاح الكتلة، يتم قطع المناطق التالفة، وتركيب الحشوات لاستعادة مقعد البطانة. غالبًا، يمكن القيام بذلك مع بقاء المحرك في الهيكل. جودة الحشوة وتركيبها أمر بالغ الأهمية. هذا ليس الوقت أو المكان المناسب لاستخدام أجزاء رخيصة/منخفضة الجودة، ولا وظيفة لفني لا يعرف ما يفعله. يجب أن يتحمل الحشو نفس القوى التي تتحملها كتلة الأسطوانة الأصلية، ويجب أن يدعم التركيب الحشوة. إذا تحرك الحشو أو انسحق، فستعود إلى نفس الموقف كما كان من قبل (الرقص)، ولكن بتكلفة أكبر ومواد كتلة أقل للعمل بها للإصلاح التالي.

الصور والأمثلة في هذه المقالة مأخوذة في الأساس من محركات Caterpillar 3406 وCl5، ولكن هذه المناقشات نفسها تنطبق على العديد من تصميمات المحركات الأخرى. إذا كان لديك محرك Cummins® ISX، فقد تكون مهتمًا بمقالة "مفاجأة أخرى داخل محرك Cummins ISX" في إصدار مجلة Engine Professional لشهر أبريل ويونيو 2022.

ما هو السبب؟ من المسؤول عن ذلك؟ من السهل إلقاء اللوم على الأجزاء، وفي بعض الأحيان قد يكون السبب جزءًا معيبًا. غالبًا ما يكون الجزء المعطل المشتبه به نتيجة للظروف التي تعرض لها الجزء، وليس السبب الجذري. إن تخصيص الوقت لإعادة بناء المحرك إن القيام بالمهمة بشكل صحيح (إيقاف الرقص) أقل تكلفة بكثير من القيام بها مرة ثانية.

انضم ستيف سكوت إلى قسم الخدمة في ل ب د في عام 1982، عمل في مجال قطع الغيار والخدمة والمبيعات لمجموعة متنوعة من المعدات ومحركات الديزل والغاز الطبيعي. منذ عام 2004، كان مدير تطوير المنتجات والدعم الفني لشركة lPD. لمزيد من المعلومات، راسلنا على البريد الإلكتروني sscott@ipdparts.com.