Методика назначения эксплутационных режимов работы главного судового дизеля

I — места образования трещин; 2 — стрелка прогиба днища вставки при обжатии кормовых и носовых шпилек;                   3 — места прилегания  по  краске;   4—вставка;  5 — крышка.

Рис 5. Калибр-притир для исправления буртов в крышках и цилиндровых  вставках дизеля 6РД 76' 

  Для предотвращения возникновения трещин во вставках цилиндровых крышек необходимы следующие мероприятия: 1) суда с  дизелями типа РД Зульцер снабдить набором динамометрических ключей для обжатия шпилек крепления вставок и арматуры; 2) на судне иметь калибры—притиры для исправления буртов в крышках и вставках: два рабочих (рис. 5) и один контрольный. Бурты в крышках имеют завал во внутрь цилиндра, при притирке стирается внешняя сторона торца притира. Поэтому притиры периодически проверять и пришабривать по плите. Первую проверку и притирку буртов проводить через 2—3 мес. последующие — через 5—6 мес. до тех пор,  пока не стабилизируется ровная поверхность буртов.

Более эффективным является изменение  конструкции вставок: в ослабленном сечении вставки в плоскости вращения мотыля двигателя предусмотреть ребра, подобные, ребрам пускового и предохранительного клапанов, расположенные по оси двигателя.                                                

  В Черноморском пароходстве в результате обобщения эксплуатационных данных дизелей РД 76  Зульцер выработаны практические рекомендации по повышению надежности и уровня технической эксплуатации цилиндровых вставок.

    В процессе длительной эксплуатации  дизелей наблюдается, что переменные нагрузки и температуры отрицательно влияют на  плотность технологических пробок,  которые, ослабевая, начинают  пропускать охлаждающую воду в кольцевую полость между наружной цилиндрической поверхностью вставки и внутренней  поверхностью крышки цилиндра. Если воду пропускают пробки, расположенные на горизонтальной поверхности вставки, течь легко обнаружить и при первой стоянке в порту устранить без выпрессовки вставки. Значительную течь в пробках, расположенных на цилиндрической поверхности вставки, легко обнаружить по пару  и конденсату, выходящим из полости во вставке, в которой установлен предохранительный клапан, через контрольное отверстие, соединяющее кольцевую полость между вставкой и крышкой цилиндра с полостью предохранительного клапана. Если течь своевременно обнаружена, то при первой стоянке судна вставку выпрессовывают и уплотняют технологические пробки. Если одна или несколько пробок, расположенных на цилиндрической поверхности вставки, длительное время пропускают то заметить пар или конденсат, выходящие из полости предохранительного клапана, практически невозможно. Поступление воды и ее выпаривание ведет к коррозии вставки,  отложению накипи и шлама в полости   между крышкой и вставкой, что затрудняет ее выпрессовку.

    Для облегчения работ, связанных с выемкой вставки, на теплоходе «Иван Франко» Черноморского пароходства  внедрили простое и надежное приспособление, которое состоит из трех гидравлических домкратов (рис. 6), расположенных между крышкой цилиндра (рис. 7) и вставкой по окружности под углом 120°. Кольцевой трубопровод (рис, 8), связывающий три домкрата, должен выдерживать давления до 500 кгс/ом². Рекомендуется использовать для него топливные форсуночные трубки дизель генераторов, поставляемые фирмой в комплекте приспособления для двигателя гидравлического пресс насоса с манометром, подсоединяемым к кольцевому трубопроводу.

  Для подготовки приспособления к работе и выпрессовки вставки следует  отсоединить трубопроводы от вставки. Отдать и снять гайки крепления  вставки с цилиндровой крышкой, установить гидродомкраты между вставкой и крышкой по окружности через 120°. Это делается так, чтобы осевая линия скалки домкрата совпала по ширине со средней линией нижнего ребра вставки, подсоединить кольцевой трубопровод к домкратам и пресс насосу. Открыть запорные клапаны на гидродомкратах и, прокачивая прессом, удалить из системы воздух. Создать в системе давление б—10 кгс/см² и убедиться, что скалки домкратов установлены, верно. Затем увеличить нагрузку на домкраты (100— 300 кгс/см²). Когда вставка начнет  выходить из цилиндрической  крышки и давление в системе упадет до 16—20 кгс/см²,  подъем  вставки выполняют тельфером.

  Другим  ответственным узлом являются теплостойкие огневые кольца, которые защищают верхнюю часть чугунной втулки от воздействия высоких температур продуктов сгорания. Между втулкой и кольцом в холодном состоянии устанавливается зазор, величина которого должна компенсировать тепловое расширение и обеспечить плотный контакт кольца с втулкой после пуска двигателя.     

                                                 

 

Рис. 6.  Гидравлический домкрат:

./—плунжер; 2—уплотнительное кольцо;

3—корпус;  4 — прокладка красномедная;

5 — штуцер;  6 — пробка.

Рис. 7. Установка гидравлических домкратов для выпоессовки вставок:

/ — контрольные отверстия;  2 — гидродомкраты;   3—клапан   предохранительный;

4 — уплотнения;  5 — пробки технологические;   6 — коррозионные  отложения и шлам;  7 — щтуцер   подключения пресс насосов 

  Установка огневых колец в двигателях небольших  мощностей полностью себя оправдала. Однако у дизелей типа РД Зульцер, особенно при применении тяжелых топлив, появились аварии цилиндров вследствие повреждения огневых колец. Анализ аварий показал, что повреждения происходят в результате коррозии, образования трещин и конструктивных недостатков теплостойких колец. Коррозия колец происходит при неудовлетворительной работе топливной аппаратуры или перегрузке цилиндра, когда возникают локальные перегревы. При: нагревах до температуры около 650°С  происходит плавление ванадия, вызывающее  ванадиевую коррозию. Трещины огневых колец образуются в процессе  работы двигателя, когда между кольцом и втулкой отлагаются остатки продуктов сгорания, ухудшающие теплопередачу, что приводит к перегреву кольца и образованию трещин. Появление трещин отмечается и тогда, когда кольцо изготовлено из материала, у которого коэффициент линейного расширения отличается от материала втулки. Для изготовления огневых колец ранее применялась легированная сталь ЗСч 130 с содержанием хрома 13%. После экспериментальных исследований фирма предложила изготовлять кольца из ферритной легированной 

стали с содержанием хрома 12%, молибдена 1%, ванадия 0,3%, у которой предел текучести  при 400°С 46кг/мм², что на 35% выше, чем у стали, применявшейся ранее. К конструктивным   недостаткам огневых колец следует отнести их форму, при которой недостаточная точность обработки может привести к заклиниванию поршня. Чтобы обеспечить нормальную работу кольца при радиусах закругления в приливах втулки 6 мм, фирма предложила на кольцах с обеих сторон делать; конусные срезы (рис. 9, а, б), что улучшило работу колец.

Рис.  9.. Выполнение огневых колец и монтажные зазоры:

. . .       а — старая конструкция;  б — новая конструкция 

  Конструктивные  недостатки колец сказались в установке зазоров между кольцом и втулкой, а также между кольцом и крышкой  цилиндра.  Вначале у дизелей РД 90, РД 76, РД 68 между кольцом и втулкой был установлен в холодном состояний зазор 2—1,8 мм.  В эксплуатации оказалось, что в двигателях типа РД76 и

РД90  при этом зазоре есть контакт кольца с втулкой и напряжения в нем  снижаются до предела текучести,    т. е. они оптимальные; в двигателях  РД 68 этот зазор велик. Фирма экспериментальным  путем установила оптимальное значение зазора 5,2—2,2 мм  для двигателей РД 68. Это привело к увеличению

диаметра кольца.

Рис. 10. Сальник штока  крейцкопфа в сборе

Таблица 2.

Монтажные зазоры огневых колец

 
 

Крышку  цилиндра устанавливают на металлической  прокладке толщиной 1 мм. Зазор между  крышкой и кольцом на всех двигателях типа РД первоначально был равен 1—1,6 мм. Опыт эксплуатации показал, что  такой зазор не обеспечивает нормальной работы двигателя, так как в случае неправильного обжатия крышки, чрезмерного затягивания гаек прокладка деформируется,  и зазор настолько уменьшается, что при нагреве кольцо вступает в контакт  с крышкой и стремится оторвать ее от втулки. Фирма сочла возможным уменьшить высоту кольца и этим увеличить зазор. Рекомендованные зазоры для новой и старой конструкции приведены в табл. 2. В настоящее время фирма выпускает цилиндровые втулки без огневых колец.

 Уплотнительные  втулки, входящие в сальники штока  (рис. 10), предупреждают загрязнение кривошипной камеры, от продуктов сгорания.

  Уплотнительная  втулка состоит из двух частей. Верхняя  часть является грязесборником и  уплотнениями не допускает поступления  продувочного воздуха, нижняя—«попадания  масла из картера в цилиндры.              Все уплотняющие масло сборные элементы находятся под давлением шланговых пружин. Элементы и пружины могут быть проверены без демонтажа поршня и при необходимости заменены.

§ 5. ПОРШНИ И ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

  Поршень дизеля является одной из важных деталей в эксплуатационных условиях, испытывающих механические и термические нагрузки. На рис. 11 приводится  эпюра нагрузок, действующих на поршень, на рис. 12—характерная деформация поршня в работе. 

  Рис. 12.    Деформация поршня

Рис. 11.   Характер нагрузок в головке поршня дизеля типа РНД 90 от давления газов                                            (напряжение вдоль ребер)

Поршневые кольца. Надежная работа кольца зависит от его формы и упругих свойств. Считается, что нормальный срок службы кольца должен быть не менее 10000 ч, при этом кольцо изнашивается по толщине на 10—15%.

Исследования  шведской фирмы Дарос  показали, что эпюра давлений на работающее кольцо в цилиндре имеет  вид, изображенный  на рис. 13.  В результате кольца стали  изготавливать с так называемой отрицательной овальностью.

  Зазор между  кольцом и канавкой должен быть таким, чтобы при работе двигателя, когда  поршень деформируется, кольцо не оказалось  зажатым. У двигателей с диаметрами цилиндров 500— 800 мм зазор не менее 0,3 мм, при диаметре свыше 800 мм—не менее 0,35 мм. В  новой конструкции головки поршня фирма Зульцер увеличила величину зазора (табл. 3)..

При нормальной работе кольца на его нижней поверхности  появляются блестящие следы наклепа, а при зажатии в канавке

Таблица  3.

 Зазор  s между поршневым кольцом и канавкой для новой и старой головок