книги из ГПНТБ / Пимошенко, А. П. Кавитационные разрушения в малооборотных дизелях

P и с. 5. Разъедания коррозионного характера втулок цилиндров двигателя

AM660-VBF-9,0 (ППР «Зеленоборск»)

почти равномерно распространяются по боковой поверхности

втулки, покрытой налетом продуктов коррозии и ографичивапия. Однако указанные разрушения не являются причиной

замены втулок.

Наиболее интенсивные кавитационные повреждения возни­ кают на верхних опорных поясах втулок цилиндров по левому

и правому бортам (рис. 6). Повреждения этого вида существен­ но отличаются от рассмотренных выше. В большинстве случаев они представляют собой раковины воронкообразной формы глу­ биной от 1 до 15 мм.

Наблюдения показали, что при малом зазоре между втул­ кой и блоком в месте посадки (близком к тепловому) интенсив­ ному разрушению подвергаются нижняя кромка пояса и верх­ няя коническая часть втулок двигателей «Бурмейстер и BaftH'> (рис. 6, а). Если же этот зазор оказывается значительно боль­ ше теплового, то разрушается вся поверхность пояса, а иногда разрушения распространяются на галтель опорного бурта втулки (рис. 6, б). Во многих случаях такие повреждения при­ водят к образованию трещин в галтелях, и в результате втулки оказываются непригодными.

На опорных поясах разрушения чаще бывают в виде от­ дельных глубоких раковин, свободных от продуктов коррозии.

Но иногда скопления раковин образуют сплошные продолгова­ тые углубления. Аналогичные разрушения встречаются и на нижних опорных поясах.

20

На рис. 7, а показана сильно разрушенная кромка нижнего пояса цилиндровой втулки двигателя «Зульцер». Наблюдения за развитием очагов разрушений показали, что во многих слу­

чаях они концентрируются в районе резиновых уплотнительных

колец. Первые признаки разрушений поясов (при больших за­ зорах) всегда появлялись вблизи канавок для уплотнительных

колец, и процессы разрушения особенно быстро протекали в этих же местах. Обращает на себя внимание факт равноцен­ ного по величине разрушения резины и металла (рис. 7,6).

Значительным разрушениям подвергаются блоки цилинд­ ров двигателей «Бурмейстер и Вайн» типа ДМ 650-VBF-90 в местах, лежащих против опорных поясов втулок (рис. 8, а).

Наиболее сильные разрушения наблюдаются в районах выхода охлаждающей воды со стороны топливных насосов (со стороны действия нормальной силы при рабочем ходе поршня). Эти раз­ рушения имеют особо опасный характер, так как локализиру­ ются вблизи опорной торцевой поверхности блока и шпилек цилиндров, а иногда выходят на поверхность посадочного бур­

та. Разрушения в виде отдельных глубоких раковин также на­

блюдаются на опорных поясах блока на дуге 90° в обе стороны от плоскости качанйя шатуна (рис. 8,6).

§6. Конструктивные особенности полостей охлаждения двигателей типа ДМ 650-VBF-90 и 8ТД-48

Ранее отмечалось, что интенсивность кавитационных раз­ рушений зависит-от многих факторов, в том числе и от кон­ струкции полостей охлаждения двигателей. Рассмотрим, в ка­

сравним конструкцию полостей охлаждения указанных двига­ телей с конструкцией двигателя «МАН» типа G6Z 52/90, втулки и блоки которого почти не подвержены разрушениям со сторо­ ны охлаждения.

На рис. 9 показано конструктивное решение крепления втулок в блоках двигателей «Зульцер» типа 8ТД-48, «Бурмей­ стер и Вайн» типа*-ДМ- 650*∙VBF-90 и «МАН» типа G6Z 52/90.

24

д

и 8ТД-48 обладают рядом конструктивных недостатков в сравне­ нии с полостями охлаждения двигателя G6Z 52/90. Например,

у двигателей ДМ 650-VBF-90 верхняя часть полости охлаждения

25

втулкой и блоком в районе направляющих поясов способствует скоплению паровоздушной смеси в верхних частях полостей охлаждения, а это препятствует поступлению в данные районы

охлаждающей воды с поверхностноактивным веществом (при­ садкой). Кроме того, в узких зазорах (при малой толщине слоя) снижается податливость воды, что облегчает возникнове­ ние и замыкание кавитационных каверн даже при небольших интенсивностях вибраций втулок.

Вдвигателях ДМ 650-VBF-90, 8ТД-48 и G6Z 52/90 охлаж­ дающая вода подводится к втулкам от распределительного кол­

лектора на каждый цилиндр. Отверстия ввода охлаждающей

воды расположены тангенциально и несколько смещены в сто­ рону носа или кормы для лучшего обтекания поверхностей втулок.

Вдвигателях «Зульцер» вода отводится в крышку цилин­

дров через четыре отверстия диаметром 32 мм (по два отвер­

стия с левого и правого бортов), в двигателях ДМ650-ѴВР-90—

отверстия выхода охлаждающей воды из блока частично пере­

крываются верхними направляющими поясами втулок цилинд­

Уменьшение площади выходных отверстий и сужение полости

охлаждения в верхней части приводит к резкому изменению давлений и скоростей охлаждающей воды. В результате кави­ тационные процессы усиливаются при одной и той же величине вибрации. Это явление еще больше усугубляется, если уплотни­ тельные прокладки между блоком и патрубком отвода охлаж­ дающей воды установлены неточно (частично перекрывают про­ ходные сечения).

Впроцессе эксплуатации двигателей 8ТД-48 и ДМ

650-VBF-90 обнаружено, что отработавшие газы поступают в системы охлаждения. У двигателей 8ТД-48 и 8ТАД-48 отра­

ботавшие газы поступают в зарубашечное пространство через

неплотности в соединениях штуцеров подвода масла (рис. 10),

у двигателей ДМ650-ѴВР-90 — через стаканы форсунок, когда они неравномерно обжаты.

27

Поступление продуктов сгорания в систему охлаждения приводит к насыщению воды газами. Это уменьшает объемную прочность воды, делает ее более «податливой» к разрыву и тем самым способствует увеличению разрушений при кавитации.

Попадание газов в систему охлаждения в процессе работы главного двигателя обнаружить трудно, и обслуживающий пер­ сонал обычно узнает об этом только в период профилактиче­ ских осмотров по «следам», которые оставляет вода в цилиндре.

Вследствие поступления воды в цилиндр ускоряется износ втул­ ки со стороны зеркала.

На ряде судов при осмотрах втулок цилиндров были об­ наружены значительные разрушения металла в местах пропу ска газов (рис. 11).

§7. Конструктивные особенности систем охлаждения двигателей типа ДМ 650-VBF-90 и 8ТД-48

Для выявления причин, обусловливающих разрушения втулок и блоков двигателей ДМ 650-VBF-90 и 8ТД-48, на про­

тяжении 1969—1972 гг. проводился систематический сбор дан­ ных о режимах работы этих двигателей и их систем охлажде­ ния. За этот период неоднократно обследовались 52 двигателя «Зульцер» типа 8ТД-48 и 19 двигателей «Бурмейстер и Вайн»

типа ДМ 650-VBF-90.

Анализ собранных данных показал, что на интенсивность

разрушении втулок и блоков двигателей существенное влияние оказывают следующие эксплуатационные факторы: температу­ ра, давление, качество охлаждающей воды (все они полностью зависят от конструкции системы охлаждения), а также кон­ центрация масляной присадки.

Согласно требованиям фирменных инструкций, температура охлаждающей воды на выходе при всех режимах работы дви­

гателей должна поддерживаться в пределах: 48—53o C для дви­ гателей 8ТД-48 и 65o C — для двигателей ДМ 650-VBF-90.

Однако в реальных условиях стабильно поддерживать тем­ пературу охлаждающей воды на выходе в указанных пределах практически невозможно, так как системы охлаждения не обо­

рудованы терморегуляторами. Резкие колебания температур охлаждающей воды, связанные с переменными режимами ра­ боты двигателей, приводят к усилению процессов кавитации.

Практически давление воды в замкнутых контурах систем

охлаждения двигателей 8ТД-48, ДМ650-ѴВР-90 незначительно

29