Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
5.3 Mб
Скачать

дены аналогичные зависимости для водопроводной воды (кри­

вые 1 и 5).

Анализируя кривые 4 и 5 и сравнивая их с кривой 1, мож­ но отметить, что при давлении 1,5 ати и температуре 50o C

разрушения образцов, в пределах зазоров от 0,1 до 2,5 мм,

имеют максимум при зазоре 1,5 мм. Уменьшение или увеличе­ ние зазоров от этой величины приводит к снижению разруше­ ний. При этом максимум разрушений в воде с присадкой ВНИИНП 117/119 на 20% ниже, чем в воде с присадкой

∆ G- мг

Рис.

О 0,2

0,5

XQ

Х5

20

25 h, Mn

образцов

35. Зависимость

интенсивности

кавитационных

разрушений

(Д C-)

от величины зазора (⅛)

в воде с

присадками ВНИИНП

117/119

и «Шелл Дромус ойл „В”» и водопроводной воде при постоянных давлени­

ях

и температурах:

 

 

t

 

2

 

 

 

t

 

4

 

 

 

1

P≈l,5 ати,

t

=50°C

(вода водопроводная);

— Pj=3,0

ати,

=60°C

(вода с присад­

кой

ВНИИНП 117/119);

3

— P =3,0 ати,

 

=60°C

(вода

водопроводная);

 

— P = I,5

ати,

t

≈50°C (вода с

присадкой

«Шелл Дромус ойл

 

„В”»);

 

5 — P=I,5 ати,

t

=50°C

(вода

с присадкой ВНИИНП 117/119); 6 — P=3,0 ати, t =60°C (вода с присадкой «Шелл Дро­ мус ойл „В”»)

61

«Шелл Дромус ойл „В”», и на 40% ниже, чем в воде без при­ садок.

Повышение гидростатического давления с 1,5 до 3,0 ати

несколько изменяет характер кривых (см. кривые 2, 6 и <?). На них в диапазоне зазоров от 0,1 до 2,5 мм отмечаются два мак­

симума

разрушений,

соответствующие

зазорам

0,5

(кривые

2 и 6), 0,7 (кривая 3)

и 1,5 мм (для всех этих кривых).

Причем

на всех

кривых

при

меньшем

зазоре

максимум

разрушений

несколько выше, чем при зазоре 1,5 мм.

 

 

Установившаяся

закономерность снижения интенсивности

разрушений образцов

при повышении гидростатического дав­

ления

остается

справедливой

лишь

для воды с присадкой

«Шелл

Дромус

ойл

„В”» и воды без

присадки

(см.

кривые

6—4 и 3—1). В воде с присадкой ВНИИНП 117/119 с повы­

шением гидростатического давления

разрушения

возросли

в среднем на 70% (см. кривые 2 и 5),

что, очевидно,

объясняет­

ся слабыми адгезийными свойствами присадки для данного ре­ жима работы.

§ 14. Исследования кавитационных разрушений образцов с различными покрытиями

П о к р ы т и я - -

клей

на

основе

эпоксидной

смолы; препарат

«Анторит». На рис.

36,

а представ­

лен общий вид «активного»

образца, покрытого

клеем на ос­

нове эпоксидной смолы, после 60 с работы.

 

 

На рис. 36,6 дан общий вид «активного» образца, покры­

того препаратом «Анторит»,

после 5

с работы.

 

 

Из рисунка видно, что оба вида покрытий оказались не­ стойкими, так как за сравнительно короткий отрезок времени значительная часть поверхности образцов разрушилась.

Покрытие — клей-88. Испытания образцов с демпфи­

рующим покрытием из клея-88 (МРТУ38-5-880-66) дали поло­ жительные результаты.

На рис. 37, а представлен общий вид «активного» образца,

отработавшего 95 мин, после снятия покрытия. Для сравнения

на

рис. 37, б изображен «активный» образец, проработавший

в

аналогичном режиме 60 мин, без покрытия.

На рис. 38 показана зависимость кавитационных разруше­ ний образцов, покрытых клеем-88, от зазоров между образцами

(в диапазоне от 0,5 до

2,5 мм) в водопроводной воде (кривые

3 и 4)

при

постоянных

значениях

давлений

и температур:

P= 1,5

ати;

∕ = 50oC и

P = 3,0 ати;

¿ = 60° С.

Здесь же для

62

а

Рис. 36. Общий вид «активных» образцов (после опыта), рабочая поверх­ ность которых была покрыта:

а — клеем на основе эпоксидной смолы; б — препаратом «Анторит»

сравнения дана зависимость аналогичных разрушений для об­ разцов без покрытий (кривые 1 и 2).

Из рисунка видно, что интенсивность разрушений образцов

с покрытием:

не зависит от величины зазоров;

практически

в 6—7 раз

ниже интенсивности разрушений образцов, ра­

ботавших без покрытий.

Рис. 37. Общий вид «активных» образцов после работы: а — образец покрыт клеем-88; б — образец не имеет покрытия

Рис. ∙ 38. Зависимость интенсивности кавитационных разрушений ( ʌ G) от величины зазора (Л) в образцах с клеевым покрытием и без него в водо­

проводной

 

воде

при

постоянных

гидростатических

давлениях

и темпера­

турах:

3

 

t

=50oC

(образцы без покрытия);

2

 

 

4

 

 

(образцы без

/ — P=I,5

ати,

 

 

— P=3,U ати, /=GO0C

покрытия);

 

— P=3,0

ати, / =60oC (образцы с

покрытием);

 

— P=I,5

ати, /

=50oC

(образцы с покрытием)

 

 

 

 

 

 

с 1,5

 

 

 

Повышение

гидростатического

давления

 

до 3,0

ати

(кривые 3 и 4)

вызывает незначительное

повышение

интенсив­

ности разрушений с максимумом 1,5 мм.

качестве

демпфирую­

Эффективность защиты

клеем-88 в

щего покрытия

в

целом удовлетворительна.

 

Однако

не

было

данных о,б устойчивости его при длительной работе на охлаж­ даемых поверхностях в условиях переменных режимов давле­ ния и температуры воды. Чтобы получить подобные сведения,

64

кЛвитацйоннук) Kâiviêpy магнитостриктора

в районе отверстия

для

выхода

воды покрыли слоем клея-88

толщиной

около

0,5 мм. Без видимых изменений покрытие

сохранилось

после

двух

месяцев

работы (около 70 ч) в условиях

переменных peʃ

жимов давления и температуры воды.

§15. Сравнительные испытания кавитационной стойкости образцов,

изготовленных из материала цилиндровых втулок двигателей ДМ 650-VBF-90 и 8ТД-48

Сравнительные испытания кавитационной стойкости мате­

риала цилиндровых втулок проводились в водопроводной воде

при постоянных значениях давления (1,5 ати) и температуры

Рис.

39. Зависимость интенсивности

кавитационных разрушении образце»

(ʌ G)

от величины зазора (А) при

Р—

1,5 ати, ∕=50oC:

 

 

 

1 і— материал втулки фирмы «Зульцер»; 2

материал втулки фирмы «Бурмейстер

и Вайи»

65

(50oC) в интервале зазоров между «активным» и «пассивным» образцами от 0,5 до 2,5 мм. Из результатов испытаний, пред­ ставленных на рис. 39, следует:

характер зависимостей разрушений одинаков для мате­ риала втулок обоих двигателей;

при зазоре 0,5 мм степень разрушений у материала втулки двигателя 8ТД-48 примерно на 40% выше (кривая /), чем у материала втулки двигателя ДМ650-ѴВР-90 (кривая 2). Од­

нако по мере увеличения

зазора

указанная разница умень­

шается и при зазоре 2,5 мм сходит на нет.

 

§ 16.

Краткие выводы

 

 

 

по результатам модельных испытаний

 

Испытания

показали,

что

гидростатическое

давление

и температура

охлаждающей среды, зазор между

образцами

и сама водная среда значительно влияют на степень кавитаци­ онных разрушений.

Воздействуя на каждый из указанных параметров, можно

добиться значительного уменьшения кавитационных разру­ шений.

При величине гидростатического давления в системе ниже 2,5 ати к выбору водной среды и ее температуры следует под­ ходить весьма осторожно, так как при этих давлениях опре­ деленным интервалам температур в различных охлаждающих

средах соответствуют максимумы разрушений, в 2—3 раза пре­ вышающие среднюю величину. Так, при давлении 1,5 ати максимум разрушений (свыше 40 мг/ч) соответствует интерва­

лу температур:

обескислороженной воде — от 40 до 55° С;

в обессоленной и

в

водопроводной

воде — от 52 до 80° С.

В

водопроводной

воде с эмульсионными масляными при­

садками величина разрушений не превышает 34 мг/ч во всем интервале температур от 30 до 80° С.

Следовательно, при гидростатическом давлении в системе ниже 2,5 ати наименьшая величина кавитационных разрушений независимо от температуры может быть достигнута в водопро­

водной воде с эмульсионными масляными присадками.

Повышение гидростатического давления в системе за пре­

делы 2,5

ати позволяет

уменьшить кавитационные

разрушения

с 25 до

10 мг/ч во всем

интервале температур от

30 до 90° C

независимо от водной среды. Следовательно, наиболее эффек­ тивным средством борьбы с кавитационными разрушениями

66

является именно такое повышение гидростатического давления. При этом наиболее предпочтительно использовать в качестве

охлаждающей среды водопроводную воду с эмульсионными масляными присадками или обессоленную и обескислорожен­ ную воду.

Чтобы добиться снижения кавитационных разрушений

в малых зазорах (узких сечениях), необходимо учесть следую­ щие особенности:

1. Во всех охлаждающих средах максимум кавитационных разрушений соответствует зазорам:

1,5

мм — при гидростатическом давлении около

1,5 ати;

0,5

и 1,5 мм — при гидростатическом давлении около 3 ати.

2.

Независимо от величины гидростатического

давления

обессоленная и обескислороженная вода приводит к несколько большим кавитационным разрушениям, чем вода водопровод­ ная и вода с присадками. Поэтому при наличии разрушений в узких сечениях применять обессоленную и обескислорожен­ ную воду не следует.

3. Повышение гидростатического давления и применение эмульсионных масляных присадок в охлаждающей воде сводит к минимуму кавитационные разрушения в узких сечениях.

Рабочую концентрацию присадок в охлаждающей воде не­

обходимо поддерживать в

пределах 0,5±0,2% от веса воды.

Из всех демпфирующих

покрытий, подвергнутых исследо­

ванию, наибольший интерес представляет клей-88, который

позволил

максимально

снизить

кавитационные разрушения (до

3 мг/ч)

независимо

от

величины гидростатического

давления

в системе и зазоров между образцами.

двигателей

Кавитационная

стойкость

материала втулок

типов 8ТД-48 и ДМ 650-VBF-90 при зазоре около 2,5 мм прак­ тически одинакова. При уменьшении зазора кавитационная

стойкость материала втулки двигателя 8ТД-48 постепенно па­

дает и при зазоре 0,5 мм становится ниже на 40%.

Глава V. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ПРОВЕРКА МЕРОПРИЯТИИ ПО ЗАЩИТЕ

ОТ КАВИТАЦИОННЫХ РАЗРУШЕНИИ ВТУЛОК

ИБЛОКОВ МАЛООБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕИ

§17. Методика проверки

Анализ режимов эксплуатации двигателей и их конструк­

тивных особенностей, результаты стендовых испытаний чугун­ ных образцов и теоретические исследования позволили наметить ряд конструктивных, технологических и эксплуатационных ме­ роприятий, направленных на снижение кавитационных разру­

шений втулок и

блоков цилиндров со

стороны охлаждения.

1C целью выбора

наиболее эффективных

из всего комплекса

намеченных .мероприятий была проведена их эксплуатационная

проверка, для чего управлением Мурманского тралового флота

⅛(YMTΦ) были выделены опытные суда

с двигателями

типа

ДМ 650-VBF-90 и 8ТД-48. В процессе испытаний эксплуатация

главных двигателей осуществлялась в

соответствии с

требо­

ваниями фирменных инструкций, «Правил обслуживания судо­ вых дизелей и ухода за ними» и других нормативных докумен­ тов. При необходимости в помощь экипажу по конкретным во­ просам разрабатывались временные инструкции, например «Временная инструкция по обслуживанию системы охлажде­

ния» для ППР «Зеленоборск», «Прилуки» и др.

Контроль за концентрацией присадки в охлаждающей воде осуществлялся при помощи компараторов (рис. 40), а за каче­ ством воды в системах охлаждения — при помощи судовых

экспреос-лаібораторий «СКЛАВ-1 ».

Эффективность мероприятий определялась путем сравне­ ния состояния втулок и блоков двигателей до и после внедре­ ния каждого из мероприятий.

Результаты контрольных осмотров втулок и блоков двига­ телей отражались в специально разработанных картах и актах. Для получения более достоверных результатов по эффективно­ сти мероприятий иопытания проводились на протяжении 10—20 тыс. ч.

es

P и с.

40. Компаратор для определения содержания антикоррозионного мас­

ла в

охлаждающей воде ДВС:

1 — штатив; 2 — пробирки с эталонными растворами антикоррозионного масла; 3 — пробирка с проверяемой водой

§ 18. Конструктивные изменения

полости охлаждения двигателей ДМ 650-VBF-90

Как отмечалось ранее (см. главу II), наибольшие разру­ шения втулок и блоков двигателей ДМ 650-VBF-90 наблюда­

ются в плоскости качания шатуна в местах, где полость охлаж­ дения сильно заужена. На основании этого было сделано пред­ положение, что интенсивное разрушение блока происходит вследствие резкого изменения направления потека жидкости на выходе из блока, изменения скоростей и давлений в заужен­ ных полостях, а также в результате скопления паровоздушной смеси в верхней части полости охлаждения. C целью проверки этих предположений были внесены некоторые изменения в кон­

струкцию полости охлаждения двигателей ДМ 650-VBF-90, ко­

торые включали в себя:

69

DuaA

Рис. 41. Схема обработки отверстий выхода воды из блока двигателя

а) обработку отверстий выхода охлаждающей воды из бло­ ка (рис. 41) — ППР «Сказочник Андерсен» и другие суда;

б) проточку втулки (рис. 42) •— ППР «Сказочник Ан­

дерсен»;

в) установку резинового уплотнительного кольца в районе

верхнего

направляющего пояса (рис. 43) — ППР «Сказочник

 

 

Андерсен»;

 

 

паровоздушной

 

 

г)

отвод

 

 

 

смеси

из

 

застойных

зон

 

 

(рис. 44) •— ППР «Апатит».

 

 

Эксплуатационн а я

 

 

проверка

 

мероприя­

 

 

тий,

выполненных

на

 

 

ППР «Сказочник Ан­

 

 

дерсен»,

проводилась

с мая

 

 

1969 по апрель 1971 г. Глав­

 

 

ный двигатель

и

втулки ци­

 

 

линдров за это время отрабо­

 

 

тали

по

13 269 ч

начала

 

 

эксплуатации

главный

 

двига­

 

 

тель отработал

38 639

ч).

 

 

В

период

испытаний

 

 

в системе

охлаждения

 

двига­

P и с. 42.

Проточка втулки двигате­

теля

использовалась антикор­

розионная

 

присадка

«Шелл

Дромус ойл

„В”». Показатели

ля ДМ 650-VBF-90

 

 

 

 

 

 

 

 

70

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ