Защо буталото е разцепено в центъра?  Каква е разликата между принудителна фрактура и фрактура от умора на материала? Какви биха могли да бъдат причините за тежко аксиално износване на първия канал за буталния пръстен?

Обща информация за счупвания на буталото

По време на работа на двигателя буталата могат да се счупят от принудително прекомерно натоварване или от умора на материала.

Принудителното счупване (фиг. 1) винаги се причинява от чуждо тяло, което се сблъсква с буталото, докато двигателят работи. Тези чужди тела могат да бъдат откъснати части от мотовилка, колянов вал, клапани и др. Принудително счупване на буталото може да възникне и ако вода или гориво попадне в цилиндъра и се стигне до хидравличен удар.

Повърхностите на счупване на принудителна фрактура изглеждат сиви. Те не показват износване и маркирани линии. Буталото се счупва внезапно без продължително развитие.

В случай на счупване от умора на материала (фиг. 2) върху повърхността на счупването се образуват линии, които разкриват началната точка и постепенния ход на фрактурата. Повърхностите на счупване често се износват до степен да бъдат лъскави. Причината за счупване от умора е пренапрежение на материала на буталото.

Пренапрежение може да възникне поради:

• детонационно горене,
• силни вибрации на буталото, например ако челото на буталото има механичен контакт с цилиндровата глава,
• материални дефекти,
• прекомерна хлабина на полата на буталото.

Прекомерната деформация на буталния болт поради пренапрежение (огъване и овална деформация) причинява пукнатини в отвора му. Освен това, счупванията от умора могат да се получат и от пукнатини от прегряване на челото на буталото.

Счупване на буталото в отворите за буталния болт

Описание на щетите

• Образуване на пукнатини на разцепване, която води до челото на буталото. Това причинява разделяне на буталото на две части (фиг. 4).
• Счупване от умора се получава в централната ос на отвора на буталото (фиг. 5 и 6).

Оценка на щетите

Счупванията от умората на купола на буталото възникват в резултат на механично пренапрежение. Постоянното пренапрежение на материала води до редуващи се напрежения при огъване и впоследствие до умора на материала. Този процес може да бъде ускорен, ако няма достатъчно смазване: това води до пукнатина в отвора на буталния болт, която се увеличава, дори при нормални натоварвания и ще доведе до разцепване на буталото.

Възможни причини за щетите

• Ненормално горене, по-специално спонтанно изгаряне, причинено от забавяне на искрата.
• Прекомерна или неподходяща употреба на стартови средства по време на студени стартове.
• Цилиндърът се е напълнил с вода, гориво или масло, докато двигателят е спрян (хидравличен удар).
• Подобрения в мощността (например настройки, чипове) с използване на стандартното производствено бутало.
• Неправилни или с намалено тегло бутални болтове. Буталният болт е деформиран до овална форма, което прекомерно натоварва отвора му.

Счупване на буталото поради механичен контакт между челото му и цилиндровата глава

Описание на щетите

• Маркировка на удара върху челото на буталото (фиг. 7), отбелязване на контактната повърхност между челото на буталото и клапаните.
• Счупване в посока на буталния болт поради вибрации и последствие от силен удар.
• Буталната пола се е счупила в долния канал на масления пръстен, повърхностите на счупване показват характеристиките на умора на материала (фиг. 8).

Оценка на щетите

Причината е изключително бърза последователност от тежки удари, тъй като челото на буталото удря цилиндровата глава, което подлага буталото на такива силни ударни вибрации, че се получават пукнатини. Буталото също вече не се движи право в цилиндъра и впоследствие се удря по стената на цилиндъра с полата си. При буталата с долен маслосъбирателен пръстен (фиг. 8) полата често се счупва в областта на канала на масления пръстен.

Възможни причини за щетите

• Прекомерни хлабини от износване в лагерите на мотовилката, особено в комбинация с превишаване на оборотите при движение надолу.
• Размерът на хлабината (минималното разстояние между челото на буталото и цилиндровата глава) е твърде малък при горна мъртва точка на буталото. Следните сценарии може да са причина за това:
  • Бутала с неправилна компресионна височина. По време на ремонт на двигателя, контактната повърхност на цилиндровия блок и главата често се преработва. Ако буталата с оригиналната височина след това се монтират отново след машинната обработка, издатината на буталото може да е твърде голяма. Ето защо се предлагат за ремонт бутала с намалена височина, което позволява изпъкването на буталото да се поддържа в диапазона на допустимото, определен от производителя на двигателя. *
  • Недостатъчна дебелина на гарнитурата на цилиндровата глава. Много производители предоставят уплътнения за цилиндрова глава с различна дебелина за един и същ двигател. Това е необходимо за компенсиране на отклоненията на компонентите по време на производството, а също така позволява адаптиране на изпъкналостта на буталото по време на ремонтите. По тази причина при извършване на ремонти се уверете, че се използват само уплътнения с предписаната дебелина на материала. Това гарантира, че зададеният размер на хлабината ще бъде постигнат след ремонта. Ако по време на ремонтните работи цилиндровият блок е преработен или заменен, дебелината на уплътнението трябва да се определи отново в зависимост от изпъкналостта на буталото в съответствие със спецификациите на производителя на двигателя.

* Бутала за сервизно обслужване на двигателя с намалена височина  са обозначени с “KH-” и са налични за много дизелови двигатели. За подробности вижте каталога „Бутала и компоненти“.

Внимание

Проверката на свободата на движение чрез завъртане на двигателя на ръка, когато е студен, не гарантира, че буталото няма да удари главата на цилиндъра при достигане на работната температура. Причина: буталото и мотовилката увеличават дължина си в резултат на термично разширение, което намалява хлабината между челото на буталото и главата. По-специално при двигатели в товарни превозни средства с големи височини на буталото, разликите могат да бъдат значителни и да намалят хлабината при движение на буталото в горна мъртва точка с няколко десети от милиметъра.