Методика назначения эксплутационных режимов работы главного судового дизеля

 

на обеих  плоскостях. Во время ревизии ЦПГ  по этим явлениям можно контролировать действительное состояние колец  в работе. Большая величина зазора приводит к неудовлетворительной работе колец. Увеличение зазора в эксплуатации происходит из-за выработки канавок. Износ канавок имеет спецеадальную форму и установленное в такую канавку новое поршневое кольцо испытывает повышенные механические

 Рис. 14.  Номограмма для дефектации поршневых колец 

Рис. 13.    Эпюра давления да кольцо

        фирмы Дарос         

напряжения, что приводит к ухудшению теплопередачи  между кольцом и поршнем.  Кольцо подлежит замене, если при износе радиальная толщина уменьшилась на 15—20%. Величина допустимого износа кольца непостоянна  и зависит от степени выработки втулки цилиндра. При увеличении износа цилиндра допустимый износ колец снижается.

    На рис. 14  приведена номограмма  для дефектации поршневых колец  двигателей РД76. Если точка с  координатами, соответствующими наибольшему  износу втулки lD к наименьшей радиальной толщине кольца L, находится в зоне 1, то кольцо пригодно для дальнейшей работы. Если точки попадают в зону 3, то кольцо подлежит замене. При попадании точки в зону 2 кольцо можно допустить к работе, однако, необходим дополнительный контроль за его состоянием.

  Интенсивному  износу втулок цилиндра, как правило, предшествует интенсивный износ  поршневых колец. Ненормальный износ  колец наступает по многим причинам, основные из которых следующие: неправильная цилиндровая смазка, перегрузка двигателя, несоответствие применяемого топлива и цилиндрового масла,  неправильные размеры между канавками и кольцами, коробление колец и отсутствие коррекции.

  Ненормальное состояние поршневых колец  характеризуется значительными рисками на рабочей поверхности, заусеницами на кромках, точечными вырывами. При малом износе заусеницы

снимают, места вырывов и рисок вручную  обрабатывают крупнозернистым камнем либо шкуркой в направлении, перпендикулярном рискам.

  На  двигателях РД и РНД установлены  поршневые кольца, имеющие коррекцию, т. е. их концы несколько загнуты внутрь. Это сделано для предотвращения ударов и поломок колец о кромки выпускных и продувочных окон. Два верхних кольца, как испытывающие больший нагрев и воздействие давлений газов, имеют большую коррекцию; их тип обозначается К-3. Остальные три кольца типа К-1. Кольца К-3 выпускаются только с прямым замком, кольца К-1—с косым.

  При определенной   обработке   кромок окон во втулке (рис. 15, а, б), согласно новым рекомендациям  фирмы (табл. 4) „ все кольца на двигателях типа РД и РНД могут быть типа К-1.

Таблица 4. Размеры для обработок кромок окон втулки по рис. 15

 

  В последнее  время появились кольца со слоем меди, толщиной 0,2 мм, который  наносят на рабочую поверхность гальваническим способам. Это сделано для быстрой и качественной приработки колец. Слой меди срабатывается достаточно медленно (с точки зрения всего времени обкатки новых колец). Так, для двигателей типа РД и РНД 76, РНД 90 и РНД 105 этот срок достигает для верхнего кольца 100 ч.

  Покрываемые медью кольца, как правило, имеют  на рабочей поверхности лабиринты  для удержания смазочного масла  и распределения его на поверхности  втулки.

§ 6.   ЦИЛИНДРОВЫЕ ВТУЛКИ.

  Общий вид  цилиндровой втулки двигателей типа РНД дан на рис. 16.

  Считается, что нормальная скорость износа цилиндровой  втулки составляет 0,1 мм на 1000 н работы двигателя. Скорость износа 0,2 мм на 1000 ч работы является предельно допустимой. При износе на величину, равную 0,6—0,7% от диаметра, втулка подлежит замене.

Рис.  16.   Цилиндровая

втулка    двигателей Зульцер типа РНД. 

  У дизелей 6РД 76 Зульцер судов серии  «Красноград» постройки 1962—1963 гг. наиболее частыми были аварийные износы по верхнему поясу — 63% от замененных втулок и по посадочному поясу со стороны выпуска — 30%. Износы наблюдались в первый период эксплуатации (1500—5000 ч).

  В Черноморском пароходстве на судах  типа «Симферополь» в дизелях 6РД 76 наблюдалось явление «роста»  металла втулок в осевом и радиальном направлениях с последующим интенсивным износом.

  На  двигателях последних лет постройки  аварийные износы резко сократились.

  Данные  испытаний ЛВИМУ на теплоходе  «Касимов» свидетельствуют о  том, что есть некоторая асимметрия  тепло отвода по окружности втулки (рис. 17). Район выпуска является наиболее опасным. Из-за нарушения геометрии втулок и режима смазки в этом месте появляются аварийные износы. Например, при работе дизеля на малосернистом топливе и высоко щелочном масле из-за возникновения кислот в районе масло подвода появляется типичный  износ, а виде «кленовых листьев».

  Одной из основных причин  интенсивных  износов является неудовлетворительная система охлаждения. Так, в частности, стабилизировать «рост» втулок двигателей судов типа «Красноград» удалось путем увеличения давления охлаждающей воды на входе с 1,8—2,2 до 2,8—3 кгс/см², давление воды на выходе стало равно 1,9 кгс/см². Повышенные износы втулок могут появляться и при неудачном подборе смазки.

  Повышенные износы вызваны и недостатками технологии изготовления втулок. Так, из-за имеющихся на поверхности втулок зон с повышенной твердостью на судах типа «Звенигород» (двигатель 6РД76) в Азовском пароходстве имели место износы деталей цилиндропоршневой группы.

 Рис. 17.  Температурные поля     цилиндровой втулки № 6 дизеля 6РД 76 Зульцер теплохода «Касимов»: 

угол  открытия  заслонки  — — — — а, = 45°;        — —— — а = 22°;     —.—.—а, = 10°;  ---------а4 = 0;

проходные сечения  двух каналов: s45 = 160 см² (92%); S22=1l2 см² (65%); s10 = 52 см² (30%); So = 0 см² (0%);   эквивалентный диаметр: 10,1 см';  8,46 см²;   5,76 см²;  0 см² 
 

После обработки  втулок наждачным камнем и обкатки интенсивные, износы прекратились.

  На  рис. 18, а, б  показаны два вида износа втулок: нормальный в течение 30000 ч и интенсивный—в течение 350 ч работы при неудовлетворительном выборе материала колец и втулки и использования высоко щелочного масла при работе дизеля на малосернистом топливе. На рис. 19, а, б наказан нормальный характер износа втулки при работе на высокосернистом топливе.

  Интенсивные износы и трещины являются основными дефектами втулок двигателей Зульцер типа РД и РНД.

  На  рис. 20 представлены основные виды трещин, возникающие в цилиндровых втулках. Трещины тепловые. Если эти трещины  возникают в период работы двигателя  до 30000 ч, то причина заключается  в нарушении охлаждения, либо малой эффективности системы охлаждения. В том случае, если они возникли после длительной эксплуатации двигателя (после 30 000 ч), то их появления происходят в результате термической усталости, вызванной продолжительной работой ЦПГ в условиях повышенных температур.

  

Рис.  18. Износы  цилиндровых  втулок:

' а—нормальный;   б— интенсивный

Рис. 19.   Характер износа цилиндровой  втулки (а) и поршневых колец (б) дизеля  6РД 76 при работе на масле М-16Е-60 и топливе:

/—мазут Ф5;     2—Тине  Фьюэл  Ой л

^v      .               •

Рис. 20.    Трещины, возникающие в цилиндровых втулках дизелей типа РД 

                        
 

Трещины 2 усталостные. Появляются в результате не соответствия величины зазора между втулкой и силовым (проставочньгм) кольцом. Величина этого зазора  при  новой втулке и новом, или восстановленном, кольце равна 0,1—0,3 мм на диаметр. При увеличении зазора свыше 0,5 мм силовое кольцо подлежит замене. Наиболее достоверные замеры могут быть получены только обмером втулки скобой, а кольца—штихмасом.

  В  момент сгорания топлива в цилиндре возникает упругая деформация втулки, воспринимаемая силовым кольцом. При  увеличенном зазоре силовое кольцо просто не выполняет свою роль.

  При зазоре меньше 0,1 мм цилиндровая втулка и силовое кольцо под действием термических и механических нагрузок начинают работать как одно целое, вызывая трещины во втулке. Трещины 3 в районе окон возникают при заклинивании поршня; трещины 4 в районе масляных штуцеров возникают в результате прорыва газов в полость охлаждения через не плотности в местах уплотнения штуцеров и втулки.

  Следует иметь в виду, что виброколебания отрицательно действуют на детали самого двигателя. Факторами, определяющими  срок службы цилиндровой втулки, кроме выработки рабочей поверхности, являются износы со стороны охлаждения и уплотнений в результате вибрационной эрозии, сокращающей период эксплуатации втулки на 20—30%.

     Причины возникновения вибрационной  эрозии заключаются в особенности  конструкции поршня с коротким тронком. При движении поршня вниз давление продувочного воздуха в под поршневой полости нарастает от давления в ресивере, создаваемого газотурбонагнетателями, до максимального, которое в момент открытия продувочных окон нижней кромкой тронка поршня достигает  около 1—1,1 кгс/см². Воздух через продувочные окна давит на боковую поверхность поршня со значительным усилием, перебрасывает и прижимает поршень в направлении выпускных окон.

  Втулка, закрепленная в блоке только верхней  частью, получив удар от перемещения поршня, вибрирует с медленно затухающими колебаниями. Вибрация порождает местную кавитацию в потоке охлаждающей воды. Очаги разрушений располагаются под прямым углом к оси коленчатого вала и не имеют, загряз нений в виде наносов шлама, следов ржавчины и т. л. Отдельные кратеры имеют глубину—до 10—12 мм и острые кромки.

  Вибрационная  эрозия разрушает также уплотнительные синтетические кольца, оставляя на них, как и на металле,  ноздреватую  поверхность. Уплотнительное кольцо разрывается из-за глубокой эрозии, соприкосновения с острыми кромками кратеров на поверхности канавок и старения резины. Разрыв и высыхание уплотнительных  колец причиняют большие неприятности в эксплуатации, так как замена их связана с необходимостью подъема втулки.  Несвоевременная замена, поврежденного кольца  приводит к утечке охлаждающей воды и впоследствии  к разрыву второго уплотнительного кольца, отделяющего зарубашечиое пространство от подпоршяеюой полости, в результате чего вода устремляется в под поршневую полость и возникает аварийное состояние двигателя. Если наклеп и разъедание канавок во втулках значительны; то замена уплотнительных колец не гарантирует нормальной длительной работы двигателя. Так, у дизеля 9РД 90 теплохода «Лисичанск» уплотнительные кольца на таких втулках приходилось менять по три раза в течение 1000 ч работы главного двигателя. 

Рис. 21.   Шатун   дизеля  Зульцер 

  Завод-лицензиат  в Японии для исправления поврежденных ноздреватых поверхностей втулок применяет  пластические массы типа «Дев кон А».